Parametric Study of Hybrid Argon-Water Stabilized Electric Arc under Subsonic and Supersonic Regimes

0334892 - ÚFP 2010 RIV US eng J - Journal Article
Jeništa, Jiří - Hrabovský, Milan - Nishiyama, H. - Takana, H. - Bartlová, M. - Aubrecht, V.
Parametric Study of Hybrid Argon-Water Stabilized Electric Arc under Subsonic and Supersonic Regimes.
[Parametrická studie oblouku ve směsi argonu a vodních par s hybridní stabilizací při subsonických a supersonických režimech proudění.]
High Temperature Materials and Processes. Roč. 14, č. 1 (2010), s. 63-76. ISSN 1093-3611
R&D Projects: GA ČR GA202/08/1084
Institutional research plan: CEZ:AV0Z20430508
Keywords : argon mass flow rate * divergence of radiation flux * partial characteristics * reabsorption * shock diamonds * water plasma torch
Subject RIV: BL - Plasma and Gas Discharge Physics
Impact factor: 0.189, year: 2010

Numerical investigation of characteristics and processes in the worldwide unique type of thermal plasma generator with combined stabilization of arc by argon flow and water vortex, the so-called hybrid arc, has been carried out. The aim of this paper is a numerical study of characteristics and processes in the hybrid arc under both subsonic plasma flow regime and transonic and supersonic flow regimes at high currents and argon mass flow rates at atmospheric pressure. The partial characteristics method for radiation loss from the arc is employed. Results carried out for 300-600 A and for argon mass flow rates of 22.5-32.5 slm (standard litre per minute) proved that structure of plasma flow and temperature field can be subsonic or supersonic depending on the operating conditions: a transonic flow occurs for currents 400-500 A, a supersonic one appears for 600 A in the central regions of the discharge.

Byl proveden numerický výzkum charakteristik a procesů ve světově unikátním typu generátoru termického plazmatu s kombinovanou stabilizací oblouku prouděním argonu a vodním vírem, tzv. hybridním obloukem. Cílem této práce je numerické studium charakteristik a procesů v hybridním výboji jak při subsonickém proudění plazmatu, tak i při transsonickém a supersonickém proudění při velkých proudech a průtocích argonu za atmosférického tlaku. Pro radiační ztráty z plazmatu je použita metoda parciálních charakteristik. Výsledky provedené pro proudy 300-600 A a pro průtoky argonu mezi 22.5-32.5 slm (standardní litr za minutu) potvrdily, že struktura proudění plazmatu a teplotního pole může být subsonická nebo supersonická v závislosti na provozních podmínkách: transsonické proudění nastává při proudech 400-500 A, supersonické proudění při 600 A v centrálních oblastech výboje.
Permanent Link: http://hdl.handle.net/11104/0179503