مشخصه یابی ترمودینامیکی و الکتریکی مشعل پلاسما غیر انتقالی و جریان مستقیم با گاز کاری هوا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشکده لیزر و پلاسما، دانشگاه شهید بهشتی تهران

2 گروه مهندسی پلاسما، پژوهشکده لیزر و پلاسما دانشگاه شهید بهشتی

3 فیزیک پلاسما کاربردی و مواد پیشرفته، پژوهشکده لیزر و پلاسما، دانشگاه شهید بهشتی تهران

چکیده

در این تحقیق یک مشعل پلاسما حرارتی جریان مستقیم (DC) و غیر انتقالی برای کاربرد امحا پسماند طراحی و سپس مشخصه های الکتریکی و ترمودینامیکی آن را مورد بررسی و گزارش قرار گرفت. در حالت اول مشعل پلاسما را در فشار گاز کاری ثابت 2بار روشن و جریان الکتریکی مشعل از 50 تا 100 آمپر افزایش داده شده است. در حالت دوم مشعل پلاسما را در جریان الکتریکی ثابت 100 آمپر روشن و فشار گاز کاری مشعل از 2 تا 3 بار افزایش داده شده است. در نهایت مشخصه های الکتریکی و ترمودینامیکی مشعل پلاسما اندازه گیری و تحت مقایسه قرار گرفت. طبق نتایج بدست آمده از آزمایش‌ها، مشعل پلاسما ساخته شده دارای ولتاژ الکتریکی بیشینه 210 ولت و همچنین راندمان حرارتی 86.2 درصد در جریان الکتریکی 100 آمپر و در فشار گاز کاری 3بار قرار گرفته است. مقدار بیشینه آنتالپی پلاسما 21.5 مگاژول بر کیلوگرم و همچنین بیشینه دمای بالک جت پلاسما در خروجی نازل 3400 درجه کلوین در جریان الکتریکی 100آمپر و در فشار گاز کاری 2بار تشکیل شده است. با توجه به نتایج بدست آمده مشعل پلاسما طراحی شده در دما بالای 3000 درجه سیلسیوس در فاصله 20 میلی متری از خروجی نازل دارای آنتالپی 21.5 مگاژول بر کیلوگرم و راندمان حرارتی مناسب 83 الی 86 درصد بوده است، که می‌تواند پسماند را به صورت کامل تحت فرایند گازی سازی قرار دهند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Thermodynamic and Electrical Characteristics of Non-transfer Arc and Electric Direct Current Plasma Torch with Air Working Gas

نویسندگان [English]

  • Parham Firoozi 1
  • Mohammad Reza Khani 2
  • Babak Shokri 3
1 Shahid Beheshti University/ Laser and Plasma Research Institute
2 Laser and Plasma Research Institute, Shahid Beheshti University
3 Applied plasma physics and advanced materials, Shahid Beheshti University, Laser and Plasma Research Institute
چکیده [English]

In this research, we designed and then constructed a direct current (DC), non-transfer thermal plasma torch for waste Gasification and investigated its electrical and thermodynamic characteristics. In the first case, we turned on the plasma torch at a constant 2 bar working gas pressure and increased the electric current of the torch from 50 to 100 amps, In the second case, we turned on the plasma torch at a constant 100 amps electric current and increased the working gas pressure of the torch from 2 to 3 bar. Finally, we measured and compared the electrical and thermodynamic characteristics of the plasma torch in the two mentioned cases. According to the results, the made plasma torch has a maximum electrical voltage of 210 volts and also a thermal efficiency of 86.2% in the 100 amps electric current and 3 bar gas working pressure. The maximum plasma enthalpy value is 21.5 MJ / kg and also the maximum plasma jet bulk temperature at the nozzle output is 3400 ° K in the 100 amps electric current and 3 bar gas working pressure. plasma torch has a temperature above 3000 degrees Celsius at a distance of 20 mm from the nozzle outlet and a suitable enthalpy of 21.5 MJ / kg and also has an appropriate thermal efficiency of 83 to 86%,

کلیدواژه‌ها [English]

  • Thermal plasma torch
  • Air Plasma
  • Electric direct current
  • Non-transfer electric Arc
  • Electrical and thermodynamic characteristics