Для плазмотронов, работающих на воздухе, обобщение проводится в следующем виде:

плотность выразим через давление, магнитную индукцию - через напряженность магнитного поля. Все постоянные параметры Т^, hQ, aQ

И в соответствующих степенях введем в постоянные коэффициенты,

которые опустим, и обобщение проведем в размерном виде:

Для разных газов обобщенная зависимость получена при обработке данных в безразмерном виде. При этом значения параметров oQ и hQ

выбираются при определяющей температуре согласно рис. 3.20:

Чтобы лучше учесть свойства разных газов, в эту зависимость вве­дено число Прандтля, которое определяется при температуре хо­лодного газа.

Формула проверена в следующих диапазонах изменения определяющих параметров: I = 0,5...18 кА, р = 0,1... 13 МПа, В = 0,05... 1,5 Тл, о = 0,02...2,5 м/с, О = 4...21 см, I = 1,5...4 см, рабочие

х ср

тела: воздух, азот, аргон, гелий, водород, метан.

При расчетах по формулам (3.12), (3.13) и (3.14) все входящие в них величины могут считаться известными, так как определяют гео­метрию плазмотрона или режим его работы. Исключение составляют плотность или давление холодного газа и его скорость в межэлек­тродном зазоре. Так как скорость легко определяется через заданные расход, площадь проходного сечения и плотность, то неопределен­ность состоит только в определении плотности. Плотность и давление в плазмотроне связаны уравнением состояния pRT = р, из которого по измеренному значению р определяется значение р.

При предварительных оценках по представленным формулам давление должно приближенно вычисляться через заданный расход, площадь вы­ходного сечения сопла и приближенную температуру нагретого газа

Температура нагрева газа заранее неизвестна и должна быть при­ближенно определена через энтальпию газа, которая, в свою очередь, определяется через термический КПД плазмотрона 17:

При оценке значения давления в плазмотроне термический КПД можно брать по экспериментальным данным для аналогичных плазмо­тронов и на аналогичных режимах. На рис. 3.27 (см. также рис. 4.8 и 4.9) приведены значения термического КПД для плазмотронов с электрической дугой, стабилизированной магнитным полем. На рис. 3.28 приведена обобщенная зависимость для 17. Исходя из этих данных могут быть получены значения 17 для оценки плотности газа. Несмотря на то, что термический КПД сильно зависит от схемы и режима работы плазмотрона, даже значительные ошибки при опреде­лении термического КПД не приводят к существенным ошибкам в опре­делении напряжения, так как если скорость газа выразить через

Рис. 3.29. Зависимость температуры
от расхода воздуха:

О — плазмотрон (рис. 2.4); х — плаз - мотрон со смесительной камерой (см. рис. 1.2, б); А — двухдуговой плаз -

мотрон (см. рис. 2.11); □ — плазмо­

трон с боковым выходом газа (см.

О 0,1 0,2 0,3 0,и 6,кг/с рИС. 1.9)

лений горячего воздуха и азота, полу-
ченные иа различных плазмотронах:

1 - коаксиал со смесительной камерой:

2 — двухдуговой коаксиал; 3 — коакси­

ал с боковым выводом газа; 4 — плаз­мотрон типа ~3везда~; 5 — плазмотрон

типа ~Тандем~ с секционированными ка­налами; 6 — плазмотрон на жидком азо­те; 7 — плазмотрон с дугой в сверх­звуковом канале

расход, который всегда известен, то зависимость напряжения от давления шо вооо 12000 юооо т, к становится слабой. Естественно, что

само по себе знание термического КПД плазмотрона является существенным параметром, так как определяет его экономичность и достижимые значения температур и расходов нагреваемого газа. Поэтому в следующем разделе специально уделим внимание определению термического КПД плазмотронов.

Полученные в плазмотронах с магнитной стабилизацией дуги зна­чения температур горячего воздуха приведены на рис. 3.29. Темпе­ратура газа растет при уменьшении расхода и достигает некоторого максимального для данного плазмотрона значения. При этом в двух­дуговом плазмотроне достигается предельная температура 6000 К, в плазмотроне с боковым выводом горячего газа - 5500 К, а в плаз­мотроне со смесительной камерой - только 5000 К. Области темпе­ратур и давлений горячего воздуха, полученные в различных плазмо­тронах, показаны на рис. 3.30.