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

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The results of experimental and computational studies of the processes accompanying the melting of metal samples heated in air using induced currents are presented. The materials used for the experimental models—spheres and cylinders with a characteristic size of 10 mm—were pure iron, nonferrous metals, and various grades of steel. An unusual physical effect observed in experiments with iron and steels and associated with the intense release of sparks from the samples was studied: small brightly glowing metal droplets. A possible thermomechanical mechanism for the emission of droplets is proposed, based on the occurrence of excess melt pressure during metal melting inside the volume of the sample, limited by the resulting solid shell consisting of iron oxides. Numerical calculations were carried out, the results of which generally confirm the hypothesis presented.

About the authors

T. I. Borodina

Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences

Email: vortex@iht.mpei.ac.ru
125412, Moscow, Russia

V. V. Glazkov

Moscow Energy Institute

Email: vortex@iht.mpei.ac.ru
Moscow, Russia

Yu. P. Ivochkin

Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences

Email: vortex@iht.mpei.ac.ru
125412, Moscow, Russia

K. G. Kubrikov

Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences

Email: vortex@iht.mpei.ac.ru
125412, Moscow, Russia

O. A. Sinkevich

Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences; Moscow Energy Institute

Email: vortex@iht.mpei.ac.ru
125412, Moscow, Russia; Moscow, Russia

I. O. Teplyakov

Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences

Email: vortex@iht.mpei.ac.ru
125412, Moscow, Russia

S. M. Yudin

Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences; Moscow Energy Institute

Author for correspondence.
Email: vortex@iht.mpei.ac.ru
125412, Moscow, Russia; Moscow, Russia

References

  1. 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.
  2. 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.
  3. Степанов Е.В. Физические аспекты явления парового взрыва. Препринт № 54503/3. М.: ИАЭ, 1991.
  4. Мелихов В.И., Мелихов О.И., Якуш С.Е. Гидродинамика и теплофизика паровых взрывов. М.: Изд-во ИПМех РАН, 2020. 276 с.
  5. Деревяга М.Е., Стесик Л.Н., Федорин Э.А. Исследование процесса воспламенения образцов титана в кислороде // ФГВ. 1976. № 4. С. 544.
  6. Деревяга М.Е., Стесик Л.Н. Влияние давления на скорость горения и окисления молибдена // ФГВ. 1981. № 2. С. 64.
  7. Zyszkowski W. Study of the Thermal Explosion Phenomenon in Molten Copper–Water System // Int. J. Heat Mass Transfer. 1976. V. 19. P. 849.
  8. Herlach D.M., Galenko P., Holland-Moritz D. Metastable Solids from Undercooled Melts. Pergamon Materials Series. Elsevier, 2007. V. 10. 432 p.
  9. 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.
  10. 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.
  11. Магунов А.Н. Спектральная пирометрия объектов с неоднородной температурой // ЖТФ. 2010. Т. 80. № 7. С. 78.
  12. Шлугер М.А., Ажогин Ф.Ф., Ефимов Е.А. Коррозия и защита металлов. М.: Металлургия, 1981. 216 с.
  13. Физико-химические свойства окислов. Спр. / Под ред. Самсонова Г.В. М.: Металлургия, 1978. 472 с.
  14. 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.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (113KB)
3.

Download (164KB)
4.

Download (760KB)
5.

Download (210KB)
6.

Download (821KB)
7.

Download (1MB)
8.

Download (34KB)
9.

Download (84KB)
10.

Download (688KB)
11.

Download (44KB)

Copyright (c) 2023 Т.И. Бородина, В.В. Глазков, Ю.П. Ивочкин, К.Г. Кубриков, О.А. Синкевич, И.О. Тепляков, С.М. Юдин

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».