Численное моделирование процесса испарения монодисперсных кварцевых частиц в потоке аргоновой плазмы индукционного плазмотрона

В рамках модели двухфазной бесстолкновительной монодисперсной смеси выполнено численное моделирование процессов нагрева и испарения кварцевых частиц в потоке аргоновой плазмы индукционного высокочастотного плазмотрона. Определены условия осуществления режимов течения с фронтальным вихрем кольцевого типа с полным и частичным проникновением частиц в высокотемпературную зону разряда. Показано влияние расхода твердых частиц на газодинамику дисперсного потока. Установлены зависимости эффективности испарения от основных рабочих параметров процесса переработки частиц, в первую очередь массового расхода кварцевых частиц, мощности плазмотрона, а также размера и угла ввода частиц в плазменный поток. Даны рекомендации по выбору оптимальных режимных параметров плазмотрона и параметров потока перерабатываемых частиц кварца. Показано, что плазмотрон мощностью около $5$ кВт обеспечивает полное испарение потоков кварцевых частиц размером до $50$–$70$ мкм с расходом до $(8$–$10) \times 10^{-5}$ кг/с при удельных энергетических затратах на уровне $50$ МДж/кг.