Intensive Emission of Droplets during Melting of Metal Samples in a High-Frequency Inductor

T. I. Borodina; Бородина Т. И.; V. V. Glazkov; Глазков В. В.; Yu. P. Ivochkin; Ивочкин Ю. П.; K. G. Kubrikov; Кубриков К. Г.; O. A. Sinkevich; Синкевич О. А.; I. O.  Teplyakov; Тепляков И. О.; S. M. Yudin; Юдин С. М.

doi:10.31857/S0040364423020047

Интенсивная эмиссия капель при плавлении металлических образцов в высокочастотном индукторе

Авторы: Бородина Т.И.¹, Глазков В.В.², Ивочкин Ю.П.¹, Кубриков К.Г.¹, Синкевич О.А.¹^,2, Тепляков И.О.¹, Юдин С.М.¹^,2
Учреждения:
1. Объединенный институт высоких температур РАН
2. Московский энергетический институт
Выпуск: Том 61, № 2 (2023)
Страницы: 258-264
Раздел: Тепломассообмен и физическая газодинамика
URL: https://ogarev-online.ru/0040-3644/article/view/138719
DOI: https://doi.org/10.31857/S0040364423020047
ID: 138719

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Представлены результаты экспериментальных и расчетных исследований процессов, сопутствующих плавке металлических образцов, нагреваемых на воздухе с помощью индуцируемых токов. В качестве материала экспериментальных моделей – шаров и цилиндров с характерным размером 10 мм ‒ использовались чистое железо, цветные металлы, а также стали различных марок. Изучен необычный физический эффект, наблюдаемый в экспериментах с железом и сталями и связанный с интенсивным выбросом из образцов искр – мелких ярко светящихся металлических капель. Предложен возможный термомеханический механизм эмиссии капель, основанный на возникновении при плавлении металла избыточного давления расплава внутри объема образца, ограниченного образовавшейся твердой оболочкой, состоящей из окислов железа. Проведены численные расчеты, результаты которых в целом подтверждают выдвинутую гипотезу.

Список литературы

Тарасов О.В., Назаров Д.А., Синицын Д.С., Мосунова Н.А., Сорокин А.А. Описание моделей горения натрия в помещениях АЭС с РУ БН интегрального кода ЕВКЛИД/V2 и результаты их валидации // Теплоэнергетика. 2022. № 7. С. 38.
Fletcher D.F., Theofanous T.G. Heat Transfer and Fluid Dynamic Aspects of Explosive Melt−Water Interactions // Adv. Heat Transfer. 1997. V. 29. P. 129.
Степанов Е.В. Физические аспекты явления парового взрыва. Препринт № 54503/3. М.: ИАЭ, 1991.
Мелихов В.И., Мелихов О.И., Якуш С.Е. Гидродинамика и теплофизика паровых взрывов. М.: Изд-во ИПМех РАН, 2020. 276 с.
Деревяга М.Е., Стесик Л.Н., Федорин Э.А. Исследование процесса воспламенения образцов титана в кислороде // ФГВ. 1976. № 4. С. 544.
Деревяга М.Е., Стесик Л.Н. Влияние давления на скорость горения и окисления молибдена // ФГВ. 1981. № 2. С. 64.
Zyszkowski W. Study of the Thermal Explosion Phenomenon in Molten Copper–Water System // Int. J. Heat Mass Transfer. 1976. V. 19. P. 849.
Herlach D.M., Galenko P., Holland-Moritz D. Metastable Solids from Undercooled Melts. Pergamon Materials Series. Elsevier, 2007. V. 10. 432 p.
Khatsayuk M., Demidovich V., Timofeev V. The Destruction Model of Cylindrical Billet’s Hard Shell During Heating and Melting by Internal Sources // Proc. UIE 2021 XIX Int. UIE Congress on Evolution and New Trends in Electrothermal Processes. Czeck Republic, 2021. P. 73.
Vinogradov D.A., Ivochkin Yu.P., Kubrikov K.G., Sinkevich O.A., Teplyakov I.O. Study of the Features of Behavior of Overheated Liquid-metal Drops in Gas Media, Water, and Electromagnetic Field of the Inductor // J. Phys.: Conf. Ser. 2019. V. 1359. 012037.
Магунов А.Н. Спектральная пирометрия объектов с неоднородной температурой // ЖТФ. 2010. Т. 80. № 7. С. 78.
Шлугер М.А., Ажогин Ф.Ф., Ефимов Е.А. Коррозия и защита металлов. М.: Металлургия, 1981. 216 с.
Физико-химические свойства окислов. Спр. / Под ред. Самсонова Г.В. М.: Металлургия, 1978. 472 с.
Kislyakova K.G., Noack L., Johnstone C.P., Zaitsev V.V., Fossati L. Khodachenko M.L., Odert P., Güdel M. Magma Oceans and Enhanced Volcanism on Trappist-1 Planets Due to Induction Heating // Nat. Astron. 2017. V. 1. P. 878.