stringtranslate.com

Термическое копье

Термическое копье , термическое копье , кислородное копье или горящий стержень — это инструмент , который нагревает и плавит сталь в присутствии сжатого кислорода для создания очень высоких температур для резки. Он состоит из длинной стальной трубы, заполненной стержнями из легированной стали , которые служат топливом; их иногда смешивают с алюминиевыми стержнями для увеличения тепловой мощности.

Операция

Упрощенный принцип и график зависимости температуры ( T ) от расстояния от реагирующего наконечника ( d ) термического копья [1]

Один конец трубки помещается в держатель, и через трубку подается кислород. Дальний конец трубки предварительно нагревается и освещается ацетилено- кислородной горелкой. На рабочем конце образуется интенсивный поток горящей стали, который можно использовать для быстрой резки толстых материалов, включая сталь и бетон . [2] Трубка расходуется в процессе в течение нескольких минут.

Приложения

Часто используемое в качестве тяжелого инструмента для сноса, термическое копье также используется для удаления заклинивших осей тяжелой техники без повреждения подшипников или корпуса оси. Эта техника часто используется на штифтах и ​​осях крупного оборудования, такого как краны, корабли, мосты и шлюзы. Кроме того, термическое копье используется для очистки дна стальных печей, которые накапливают слой шлака и железа во время работы. [3]

Принцип действия

Сталь в виде стальной ваты может гореть при атмосферной (20%) концентрации кислорода, поскольку она имеет высокое отношение площади поверхности к массе и относительно низкую массу, что препятствует рассеиванию тепла в объеме материала. [4] При увеличении концентрации кислорода стальная вата будет гореть быстрее. [5] Горение стальной ваты — это просто быстрое окисление железа в Fe
2О
3; в термическом копье вместо ваты используются стальные стержни, стержни будут гореть при достаточно высокой подаче концентрированного кислорода.

Температура, при которой работает термическое копье, варьируется в зависимости от окружающей среды. [6] По некоторым оценкам, максимальная температура составляет 4500 °C (8130 °F), [7] в то время как по другим расчетам она составляет 2730 °C (4950 °F). [8]

Альтернативные виды топлива

Для демонстрации были созданы термические копья, в которых в качестве топлива вместо стальных стержней использовались продукты питания (включая бекон и сушеные спагетти); для ускорения окисления важнее подача чистого кислорода, чем сжигаемое топливо. [9] [10]

История

В 1922 году Лео Малхер подал заявку на патент под названием «Процесс воздействия на твердый минеральный материал, негорючий в кислороде». В патенте используется «подходящий расщепляющий поток для воздействия на материал в точке, где он должен воздействовать на него... топливо, используемое в описываемом примере, представляет собой металлическое железо и расположено в виде двух концентрических труб». Кольцевое пространство между двумя трубами заполнялось потоком (карбонат натрия, бура и хлорид натрия в равных пропорциях), а кислород подавался через внутреннюю трубу. [11]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Марти-Росселло, Т.; Рэй, П.; Ли, Дж.; Лю, Л. (2021). «Численная модель горения термической пики» (PDF) . Исследования промышленной и инженерной химии . 60 (21): 7788–7801. doi :10.1021/acs.iecr.1c00532. S2CID  236384938.
  2. ^ "Что такое термическое копье?". Australian Thermic Lance Company . Получено 11 июля 2022 г.
  3. ^ "Исследование случая термического лансинга - пылеуловитель расширяет операцию по очистке". AAF International . Получено 11 июля 2022 г. .
  4. ^ Эмспак, Джесси (24 октября 2017 г.). «Вот как горит стальная вата (и почему это похоже на смерть Криптона)». LiveScience . Получено 11 июля 2022 г. .
  5. ^ "Горение стальной шерсти". Вашингтонский университет, химический факультет . Получено 11 июля 2022 г.
  6. ^ LaGuardia, Thomas S. (2004). "Глава 16.3: Характеристика; Описание избранных технологий". The Decommissioning Handbook . Нью-Йорк: ASME Press. С. 4‐46. ISBN 978-0-89448-041-6.
  7. ^ Kosanke, BJ; Sturman, B.; Kosanke, K.; von Maltitz, I.; Shimizu, T.; Wilson, MA; Kubota, N.; Jennings-White, C.; Chapman, D. (2004). Пиротехническая химия. Журнал пиротехники. стр. 124. ISBN 978-1-889526-15-7.
  8. ^ Ван, Хаоронг; Главачек, Владимир; Пранда, Павол (2004). «Анализ модели термического сгорания с копьем». Industrial & Engineering Chemistry Research . 43 (16): 4703. doi :10.1021/ie030729r.
  9. ↑ Грей, Теодор (15 апреля 2009 г.). «Бэкон: другая белая жара». Popular Science . Получено 11 июля 2022 г. .
  10. ^ Натан, Майк (11 февраля 2011 г.). «Термическое копье из спагетти». Hackaday . Получено 11 июля 2022 г. .
  11. ↑ Грант США 1494003A, Лео М. Малчер, выданный 13 мая 1924 г., переданный компании Oxweld Acetylene Co. 

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме «Термические копья» .