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Energy balance for a DC plasma torch

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Abstract

A study was made of the energy utilization efficiency in a d.c. plasma toich operating with argon at atmospheric pressure at a power level of 10-25 kW. Calorimetric measurements of the energy lost to the cathode, anode and that remaining in the plasma jet showed that the torch efficiency was about 40 to 50%. It increases with an increase of the plasma gas flow rate but decreases with an increase of the current intensity. The electrode spacing was found to have no significant influence on the efficiency over the range investigated. The torch efficiency could be substantially improved by a reduction of the anode size. The addition of small concentrations of a diatomic gas such as nitrogen improved the efficiency to about 65% and increased the total power dissipated in the torch.

Abstract

On a étudié le rendement énergétique d'un chalumeau à plasma à courant continu, alimenté à l'argon sous pression atmosphérique, et pour des puissances de 10 à 25 kW. Les mesures calorimétriques de l'énergie perdue à la cathode et à l'anode, ainsi que de celle accumulée dans le jet de plasma, indiquent que le rendement du chalumeau varie approximativement entre 40% et 50%; il augmente avec le débit du gaz et décroît lorsque l'intensité du courant augmente. On a constaté que l'écartement des électrodes n'exerce aucune influence importante sur le rendement énergétique dans le domaine étudié. On a pu améliorer fortement le rendement du chalumeau en diminuant les dimensions de l'anode. L'addition, en faibles concentrations, d'un gaz diatomique tel que l'azote a accru le rendement jusqu'à 65% approximativement ainsi que la puissance totale dissipée dans le chalumeau.

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