Эволюция жидкой капли прекурсора при плазмохимическом синтезе оксидов металлов
Синтез керамических порошков методом термохимического разложения распыленного жидкого реагента в высокотемпературном теплоносителе (плазмохимический синтез) позволяет получать материалы с различными свойствами, формой и размерами. Актуальной проблемой, рассматриваемой в данной работе, является исследование эволюции структуры и размера жидкой капли прекурсора при испарении растворителя и формировании солевого остатка в виде пористой оболочки капли.
В работе представлена математическая модель, описывающая изменение массовой доли растворенной по объему капли соли вследствие ее диффузионного переноса, поверхностного испарения растворителя и выпадения солевого осадка при достижении концентрации раствора величины равновесного насыщения. В качестве исходного реагента (прекурсора) используется раствор соли азотнокислого алюминия (гидрата Al(NO3)3×9H2O) в воде; концентрация раствора 0.04÷0.06. Подача раствора в камеру реактора производилась через центробежную форсунку, обеспечивающую получение капель распылённого реагента с заданной дисперсностью. В качестве генератора высокотемпературного теплоносителя рассматривался высокочастотный плазмотрон с плазмообразующим газом воздуха.
Приведены результаты расчетов при численной реализации модели и для приближенного подхода на базе интегрального метода массового баланса. Определены основные критерии подобия, позволяющие оценивать комплексное воздействие режима работы плазмотрона, свойств теплоносителя на формирование и эволюцию капельной среды инжектируемого раствора механизмами диффузии, фильтрации и теплопереноса с учетом начальной стадии испарения солевого раствора, перехода в режим кипения, а также при формировании в капле зон выпадения осадка и их трансформации в пористую структуру оксида.
К списку докладов
|
