МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ
УДК 519.63; 531
Ю. М. Г р и ш и н, Н. П. К о з л о в,
А. Е. К о м р а к о в а
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
ТЕРМОБАРИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ
В КВАРЦЕВОЙ ЧАСТИЦЕ
ПРИ НЕСТАЦИОНАРНОМ НАГРЕВЕ
Приведены результаты численного моделирования динамики тер-
мобарических напряжений в кварцевой частице при нестационар-
ном нагреве в плазменном потоке. Выявлены особенности дина-
мики термонапряжений в частице при условии нелинейности те-
плофизических свойств кварца и протекании фазового перехода
α
- в
β
-кварц. Проведен анализ барической составляющей напря-
жения и установлены ее связи с температурой и составом газо-
жидкостных включений в вакуоли. Определены условия, при кото-
рых может иметь место раскол нагреваемых частиц.
E-mail:
Ключевые слова
:
нестационарный нагрев, плазменный поток, кварцевая
частица, термобарические напряжения, плазмохимическая очистка.
Проблема разработки эффективной технологии обогащения при-
родного кварца является актуальной задачей [1]. При этом наиболее
сложный в технологии обогащения финишный этап, на котором тре-
буется снизить концентрацию примесей (до значений 20 ppm и менее)
предварительно обогащенного кварца, представляющего собой крупку
частиц размерами 0,1. . . 0,4 мм. Одним из перспективных методов фи-
нишного обогащения можетстать плазмохимический метод [2], осно-
ванный на нагреве мелкодисперсных кварцевых частиц в стационар-
ной плазменной струе, генерируемой электродуговым или индукцион-
ным плазмотроном. При ограниченном времени пребывания в потоке
(
t
k
∼
10
−
2
с) частицы, в зависимости от их размеров и параметров
плазменной струи, нагреваются до температур 500. . . 1500 K. При этом
в результате действия различных физико-химических механизмов про-
исходитудаление из них минеральных примесей (включая и частич-
ное удаление из решетки структурных примесей) и газожидкостных
включений (ГЖВ).
Наряду с механизмом прямой плазмохимической очистки поверх-
ностей частиц от примесей (десорбцией, испарением и др.) при та-
ком способе обработки кварцевых частиц, эффективным механизмом
обогащения может являться процесс их раскола в результате действия
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2009. № 4 3
