Равновесный состав в смеси Ar, N, O, Fe, C при разных температурах

С малой ошибкой можно считать, что плазма дугового сильноточного разряда при атмосферном давлении термодинамически равновесна [5].

Для моделирования равновесного состава компонентов при различных температурах использовали программу «TERRA» [6].

Из рассмотрения состава образующихся молекул, в зависимости от концентрации исходных веществ, видно следующее. СО₂ образуется лишь при избытке кислорода относительно Fe и С. КДФ, состоящая из смеси дисперсного углерода и оксидов железа, образуется при низких температурах. Азот незначительно влияет на количество частиц КДФ.

При увеличении концентрации O₂ увеличивается содержание СО и CO₂, и уменьшается количество дисперсного углерода. FeО, в зависимости от температуры, может находится в виде пара или дисперсных частиц. Расчетные графики имеют максимумы, температурная зависимость которых связана с составом плазмообразующей смеси.

При увеличении концентрации О₂ количество частиц КДФ уменьшается. При термодинамическом равновесии дисперсный углерод формируется лишь при содержании О₂ в плазмообразующей смеси менее 1,3 моль/кг, а Fe₃C — при содержании О₂ менее 1,5 моль/кг. Содержание Fe₃C, при этом составляет 0,058 моль/кг, а дисперсного углерода — 1 моль/кг.