Курсовая работа: Расчет плазмотрона и определение его характеристик
- стабильность параметров плазменного потока;
- большая длительность непрерывной работы;
- простота обслуживания.
Целью данной работы является расчёт основных геометрических, электрических и тепловых показателей плазмотрона косвенного действия. В научно-исследовательской работе студента (НИРС) необходимо исследовать изменение ресурса работы катода плазмотрона при условии замены цилиндрического полого на стержневой.
Плазмотрон косвенного действия широко применяется для напыления, закалки, поверхностного упрочнения деталей обработки поверхности строительных материалов.[3].
1 СОСТАВЛЕНИЕ РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ ПЛАЗМОТРОНА
В данной работе предполагается рассчитать плазмотрон косвенного действия, рабочий газ – воздух, начальная температура воздуха 
, конечная – 
. Расход воздуха 
кг/с. Давление рабочего газа на выходе из плазмотрона 
.
Ресурс работы плазмотрона должен составлять не менее 250 часов.
Схема рассчитываемого плазмотрона представлена на рисунке 1.1.
Данная схема содержит цилиндрический полый катод (1) и цилиндрический гладкий анод (2). Электроды выполнены из меди. В плазмотроне используется газо-вихревая стабилизация дуги. Вдув рабочего газа осуществляется через отверстия (3)
Для расчета плазмотрона необходимо определить следующие параметры: рабочие значения тока I и напряжение дуги U, тепловой коэффициент полезного действия h, диаметр отверстий для подачи рабочего газа, геометрические размеры разрядного канала и катода lк , dк (см. рис 1.1), обеспечивающие необходимый ресурс работы, расход воды на охлаждение узлов плазмотрона.
1 - катод; 2 - подача газа; 3 – анод.
Рисунок 1.1 – Схема плазмотрона
2 РАСЧЕТ ПЛАЗМОТРОНА
2.1 Расчет рабочих параметров и геометрических размеров плазмотрона
Для расчета размеров плазмотрона зададимся следующими константами [4]:
-скорость звука в воздухе при 4200 К 
;
-плотность воздуха при 4200 К 
;
-расход воздуха 
;
-давление воздуха на выходе из плазмотрона 
.
Для расчета электрических и тепловых характеристик плазмотрона будем использовать следующую систему уравнений:
- вольт-амперной характеристики:
;(2.1)
- теплового КПД плазмотрона:
;(2.2)
- мощности, вкладываемой в дугу:
; (2.3)
- энергии истекающей струи: