Юқори ҳароратли Технологик жараёнлар ва қурилмалар ўбекистон Республикаси Олий ва ўрта махсус таълим вазирлиги томонидан «Иссиқлик энергетикаси»

Ёйли қиздириш

Ёйли қиздириш пайтида электр энергиясининг иссиқликка айланиши электр ёйининг машъалида амалга оширилади (1-12, г расм). Электр ёйи электродлар уртасида юзага келадиган алоҳида (мустақил) газли разряднинг бир куринишидан иборат. Ёй разрядини ҳосил қилиш учун потенциаллар фарқи остида булган электродлар аввал бир-бирига тегизилади. Юқори қийматли ток ҳисобига электродларнинг узаро туташган жойлари шу даражада қизийдики, натижада электронларнинг термоэмиссияси юзага келади.

Разрядланиш оралиғидаги юқори ҳароратгача қиздирилган газ фазаси уз энергиясини қиздирилаётган металлга асосан нурланиш йули билан беради. Ёйли разряднинг устуни газли плазмадан, яъни ионлаштирилган ҳолатдаги газдан иборат. Плазма юқори энергияли нейтрал газ заррачаларидан, мусбат ионлар ва электронлардан ташкил топган. Мусбат ионлар билан электронларнинг зарядлари узаро тенг булиб, электрик нуқтаи назардан плазма устуни нейтралдир.
Ёйнинг ҳарорати ёй ёнаётган газнинг ионланиш потенциалига пропорционал булади ва қуйидаги муносабатдан аниқланади:

Т_ё= 800 ^. U_i , ⁰К ; (1-5)

бунда : U_i - газнинг ионланиш потенциали, В ;
Турли элементларнинг ионланиш потенциали 3,87 дан то 24,5 В гача узгаргани учун, бу формуладан маълум буладики, атмосфера босими шароитида ёйнинг ҳарорати 3200⁰ К дан то 20000⁰К гача орлиқда булиши керак. Шунинг учун қиздиришнинг бу усули сифатли пулат эритиш ва шунингдек, қийин эрийдиган ва утга чидамли материалларни эритиш учун қулланилади.
Электрон - нурли қиздириш

Эритилган металларнинг хоссалари улар таркибидаги аралашмалар, айниқса кислород, водород ва азот миқдорига туғридан-туғри боғлиқ булади. Ўта тоза металларни фақат чуқур вакуум шароитида эритиш йули билан олиш мумкин. Бу амалларни юқори самара билан электрон-нурли эритиш ёрдамида амалга ошириш мумкин.

Маълумки, U_T потенциаллар фарқига эга булган электродлар орасидаги бушлиқда жойлашган эркин электрон анод томон ҳаракатланади. Электроннинг ҳаракатланиш тезлиги U_Т катталикга боғлиқ булиб, уни қуйидаги формула буйича аниқлаш мумкин:
_--------
С  600U_Т км/сек (1-6)
бунда : С - электроннинг электр майдонидаги тезлиги, км/сек;
U_Т- потенциаллар фарқи (тезлаштирувчи кучланиш), В.
Электрон вакуум шароитида ҳаракатланса, унинг энергияси ҳаво молекулалари билан туқнашишга сарфланмайди, шунинг учун электроннинг электр майдони таъсирида эга булган кинетик энергия қуйидаги тенглик билан ифодаланиши мумкин:
mc²
—— = U_Т : (1-7)
2
бунда : m- электрон массаси, 9,1^. 10^-28 гр.га тенг;
- электрон заряди, 1,6 ^.10^-19 К. га тенг;
U_Т- потенциаллар фарқи , В .
Келтирилган (1-6) ва (1-7) тенгламалардан куринадики, электроннинг кинетик энергияси электродлар уртасидаги потенциаллар фарқига туғридан-туғри боғлиқ.
Электрон анод материали томонидан ютилганда унинг кинетик энергияси (тахминан 70-80 % и) иссиқликка айланади. Агар катод электроди термоэлектронли эмиссия бошланадиган ҳароратгача қиздирилса, катод ва анод электродлари уртасида катоднинг эмиссия токига тенг электронлар оқими (анод токи) юзага келади.
Анодни тез электронлар оқими томонидан бомбардимон қилиниши ҳисобига ҳарорат тезда кутарилиб кетади. Қизиш тезлиги ва чегаравий ҳароратнинг қиймати потенциаллар фарқига ва анод токига, яъни электрон оқимнинг қувватига, боғлиқ булади;

N₀ = I_aU_Т , Вт ; (1-8).

бунда : N₀ - электрон оқимининг қуввати, Вт ;
I_а - анод токи, А ;
U_Т- тезлаштирувчи кучланиш, В.
Қиздириладиган металл анод вазифасини бажарадиган қурилмалар техникада кенг қулланилади. Бу қурилмаларда (1-13 расм) эркин электронлар манбаи вазифасини термокатод утайди, у вольфрам ёки тантал симларидан ҳалқа куринишида тайёрланади. Қиздириладиган металл термокатод ҳалқасининг уқи буйлаб жойлаштирилади ва улар уртасидаги потенциаллар фарқи 10-15 кВ.га етказилади. Термокатоддан ток ўтказилиб, уни 2000-2500⁰Сгача қиздирилади. Электрон бомбардимон қилиш натижасида металл ҳаттоки қайнаш ва буғланиш ҳароратигача қиздирилиши мумкин. Йуналтирилган элек-тронлар оқими (нури) эга булган термик қурилмалар юқори ишончли ҳисобланади. Электронларнинг йуналтирилган оқими

1.13- расм. Электрон нурланишли қурилманинг схемаси.
пушкалар ёрдамида ҳосил қилинади; уларнинг ишлаш принципи
электронлар магнит ёки электр майдонидан утаётганида уз йуналишини узгартира олиш хусусиятига асосланади. Электрон оптика қонунларидан фойдаланиб ва магнит майдонининг шакли
электрон ва жадаллигини танлаш йули билан эркин учувчи электронларни электрон тутамга йиғиш мумкин.
Чуқур вакуумда электрон нур билан фақат утга чидамли металларни эритиш учун фойдаланибгина қолмай, балки бу усул махсус пўлатларнинг сифатини ошириш учун ҳам қулланилади. Бундай усулда олинган пулат оддий пулатга нисбатан турт баробар куп вақт давомида ишлайди ва улардан тайёрланган қисмлар ишончлироқ булади.