Operating characteristics and energy distribution in a nitrogen transferred arc plasma

Authors


Abstract

The electrical characteristics of a nitrogen transferred arc plasma were measured in a closed chamber, which simulated a plasma furnace. The total arc voltage depended strongly on the arc length and much less on current and plasma gas volumetric flow rate, with a voltage gradient of about 12 V/cm. The various mechanisms accounting for the transfer of the energy in the arc to the system were identified and measured. The two major components of the energy distribution were by electron transfer to the anode (whether water-cooled solid copper or molten metal) and by radiation from the plasma column.

The significance of these measurements for the design and optimization of plasma furnaces is discussed.

Abstract

Les caractéristiques opératoires d'un arc transféré de plasma d'azote ont été étudiées dans un système simulant un four à plasma. La tension totale de l'arc dépendait fortement de sa longueur et beaucoup moins du courant et du taux d'écoulement de l'azote. Le gradient de tension était d'environ 12 V/cm. Les différents mécanismes responsables pour le transfert de l'énergie de l'arc aux différentes parties du système ont été identifiés et mesurés. Les deux mécanismes majeurs du bilan de distribution énergetique sont le transfert des électrons à l'anode (qu'elle soit en cuivre refroidi ou à l'état de métal fondu) et l'énergie irradiée par la colonne de plasma.

L'utilisation de ces données pour le design et l'optimisation de fours à plasma est discutée.

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