等离子喷涂射流的温度和速度

2017-02-10 3349

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     等离子射流在轴向和径向上的温度及速度变化(温度场及速度场),直接影响到喷涂粉末在射流中被加热的温度和粒子飞行速度,因此也就影响到涂层质量。

    在喷嘴出口处等离子射流的温度可以通过理论计算推出,亦可实验测定。理论推算的原理是。
    等离子射流的能里Pi是喷枪物入能量P(电功率)减去喷枪冷却水温升所消耗的能量Pw,如式(1)所示:
                        Pi = P - Pw                  (1)
    Pw取决于喷枪的热效率,一般是喷枪输入能量的50%左右,对于不同的喷枪,在实际运行功率下可以实验测定。
    等离子射流的温度取决于气体的热焓,其关系如图2-39所示。
    等离子体的热焙Hv(单位体积等离子体的热里),取决于等离子射流的能量Pi,在忽略运动能量的情况下,与气体在标准状态下的体积流最Qv的关系如式(2)所示:
                        Hv = Pi/Qv                     (2)
    由式(1)、式(2)式可计算出等离子气体的热烩Hi,再根据气体热烩与温度的关系(图2-39),可以推算出等离子体的温度Ti。

 

    计算出等离子气体的温度后,考虑到气体的体积膨胀,可以推算出射流的速度。在喷嘴出口的气氛压力为1个大气压,在喷嘴出口面积为S时射流速度如式(3)所示:

                        vi = QvTi/293S                 (3)

    从喷嘴出口以后,射流的温度场和速度场受多种因素影响,如粘性,压缩性,热传导,热辐射等,计算比较复杂。作为一例理论计算和实验测定的结果如图2-40所示。

    由图2-40可知,沿等离子射流流向,随轴向和径向距离增加,射流的温度和速度很快下降。