نام پژوهشگر: کامران ناییجی

گرمایش یک ذره غوطه ور در گاز پلاسما با در نظر گرفتن اثر نودسن و انتقال حرارت در ذره
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس 1379
  کامران ناییجی   مهدی معرفت

فرآیندهای پوشش به کمک اسپری پلاسما امروزه در صنعت دارای کاربردهای فراوانی است. به کمک این روش می توان پوشش با جنسهای متفاوت بر روی سطح قطعه کار ایجاد کرد. این پوشش باعث می شود که قطعه کار در مقابل سایش، خوردگی، دماهای بالا و ... محافظت شود. جهت انجام پوشش مواد اولیه پوشش به صورت پودر مناسبی درمی آیند و به داخل گاز پلاسما تزریق می شوند. به علت دمای بالا پلاسما ذرات پودر گرم و ذوب می شوند و به علت سرعت گاز پلاسما ذرات به سمت قطعه کار شتاب می گیرند. کیفیت پوشش به دست آمده به دما و سرعت ذرات هنگام برخورد به قطعه کار بستگی دارد و چنانچه ذرات کاملا ذوب نشده باشند باعث ایجاد شکنندگی و تخلخل در پوشش خواهند شد. بنابراین یکی از پارامترهای مهم در فرایند پوشش به کمک اسپری پلاسما پیش بینی زمان ذوب ذرات در جهت پلاسما است، که این امر مستلزم حل معادلات حاکم بر فرآیند انتقال حرارت به ذرات است. به علت کوچکی ذرات اثر نودسن نیز وارد این معادلات می گردد. جهت وارد کردن این اثر در معادلات از تقریب پرش پتانسیل هدایت حرارتی استفاده شده است. در این تحقیق میزان تاثیر از نودسن بر زمان شروع به ذوب ذرات، بر حسب پارامترهایی چون شعاع و جنس ذرات و دمای پلاسما بررسی شده است و نتیجه گرفته شد که شعاع ذرات بیشترین تاثیر دارد. بطوریکه برای شعاع های حدود ‏‎2 m‎‏ اثر نودسن باعث ایجاد حدود 90% اختلاف در پیش بینی زمان شروع به ذوب ذره می شود. در حالیکه برای شعاعهای بالاتر از ‏‎40 m‎‏ تقریبا می توان از آن صرفنظر کرد. بعلاوه در بسیاری از مقالاتی که قبلا در این زمینه ارائه شده بود، به علت کوچکی قطر ذرات، افزایش دمای داخل ذره یکنواخت فرض شده بود. در این تحقیق میزان تاثیر در نظر گرفتن پروفیل دمایی داخل ذره بر زمان شروع به ذوب ذرات، بر حسب پارامترهای گفته شده بررسی شده است و نیجه گرفته شد که برای ذرات با ضریب پخش بالاتر از 10 ودمای پلاسمای پائین تر از ‏‎10000k‎‏، در نظر گرفتن پروفیل دمایی تاثیر قابل ملاحظه ای در زمان شروع به ذوب ذره دارد.