Авторы: Р.А. Окулов, Е.С. Коновалова

Название статьи: Влияние толщины стенки анода плазмотрона на эффективность теплосъёма системы водного охлаждения

Год: 2025, Номер: 6, Страницы: 75-86

Отрасль знаний: 2.8.8. Геотехнология, горные машины (технические науки)

Индекс УДК: 621.791:669.056.9

DOI: 10.26730/1816-4528-2025-6-75-86

Аннотация: Плазмотроны широко применяются в горнодобывающей промышленности, например, при нанесении функциональных покрытий на поверхности узлов деталей оборудования: буровой инструмент, детали дробильных установок и ролики лент конвейеров. Плазмотроны также применяют для модификации поверхностей, что особо важно при осуществлении ремонтно-восстановительных работ деталей. В состав плазменной установки включен узел охлаждения, от эффективности работы которого зависит время его работы. В производственной практике важно обеспечить бесперебойную работу плазменного оборудования. В статье рассмотрена система водного охлаждения установки МАК-6,5 – плазмотрон косвенного действия, который предназначен для модификации поверхности деталей и нанесения на них функциональных покрытий. Цель работы – изучение влияния толщины стенки цилиндрической части анодного узла плазмотрона на температуру жидкости на выходе из системы водного охлаждения. Создана компьютерная модель плазменной установки, адекватно описывающей реальный процесс. Исследование выполнено при помощи метода конечных элементов. В качестве пакета, реализующего метод конечных элементов, применили SolidWorks Flow Simulation. Результаты компьютерного эксперимента были верифицированы проведением натурного. Сравнительный анализ показал удовлетворительную сходимость. Были рассмотрены семь вариантов геометрии анода с толщиной стенки в диапазоне от 2,0 до 8,0 мм с шагом 1 мм. Метод конечных элементов соответствует фундаментальным законами теплопередачи (Фурье, Ньютона-Рихмана, Стефана-Больцмана) и уравнения сохранения. Научная новизна проведенного исследования заключается в определении рационального значения толщины стенки анодного узла МАК-6,5, обеспечивающей наиболее эффективный теплосъем системы водного охлаждения, предотвращение образования воздушно-паровой зоны, прогар стенки анода. В результате проведенного исследованная разработаны рекомендации для производителей и потребителей плазмотронного оборудования по выбору стенки анодного узла. Представленные в статье выводы имеют практическую пользу при совершенствовании плазменного оборудования, используемого на горнодобывающих предприятиях.

Ключевые слова: плазмотрон анодный узел теплопередача система водного охлаждения толщина стенки метод конечных элементов горное оборудование

Дата получения: 27.10.2025

Дата одобрения: 14.11.2025

Дата опубликования: 18.12.2025

ЦИТИРОВАНИЕ СКАЧАТЬ