本書論述了與低溫等離子體發(fā)生器（電弧等離子體發(fā)生器）和等離子體工藝反應(yīng)器的計(jì)算與設(shè)計(jì)直接或者間接相關(guān)的大量研究。本書共11章，第1,2章闡述電弧等離子體炬原理等，第3,4章介紹研究方法，第5,6章討論特性，第7,8,9章導(dǎo)論之流軸線式、雙射流、交流等；第10章使用壽命，第11章介紹等離子體反應(yīng)器。
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我從20世紀(jì)60年代應(yīng)用電弧加熱等離子體進(jìn)行燒蝕研究以來，一直關(guān)心等離子體炬的研究和發(fā)展。積多年來的體驗(yàn)和觀察，我認(rèn)為朱可夫院士的研究，使這一領(lǐng)域擁有了充分的科學(xué)基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)研究依據(jù)，形成了系統(tǒng)理論的分支學(xué)科，并實(shí)現(xiàn)了許多創(chuàng)造性高水平應(yīng)用。他是這一學(xué)科的創(chuàng)始人和研究帶頭人。他和他的同事，形成了有特色的學(xué)派，所出版的叢書系統(tǒng)地總結(jié)了他們數(shù)十年的研究成果，代表著熱等離子體學(xué)科的水平。叢書的第17卷《電弧等離子體炬》，從電弧的基礎(chǔ)知識(shí)開始，對(duì)電弧等離子體炬的內(nèi)部過程進(jìn)行了基于實(shí)驗(yàn)和計(jì)算的詳細(xì)描述和分析；提出了有關(guān)的相似準(zhǔn)則，對(duì)關(guān)鍵的問題如電弧特性、傳熱與流動(dòng)、電極燒損等做了深入的研究；介紹了各種類型的等離子體炬，其中不少是他們所創(chuàng)造的，并介紹了一些重要的應(yīng)用�？梢哉f，任何研究或使用等離子體炬的工作人員都應(yīng)該好好閱讀和學(xué)習(xí)這本經(jīng)典著作。它的英譯本也早在2007年問世�，F(xiàn)在中譯本由邱勵(lì)儉和陳明周同志翻譯，科學(xué)出版社出版，這對(duì)我國(guó)的有關(guān)研究人員、學(xué)者、教師和學(xué)生是一個(gè)非常及時(shí)和有意義的事。
邱勵(lì)儉是我的老同事，早在1958年就由當(dāng)時(shí)的中國(guó)科學(xué)院動(dòng)力研究室派往蘇聯(lián)動(dòng)力研究所學(xué)習(xí)，后來又多年和我同在力學(xué)研究所工作，任職電磁流體與等離子體研究室主任。其后調(diào)往合肥中國(guó)科學(xué)院等離子體所，歷任所長(zhǎng)、合肥分院院長(zhǎng)等職。他在等離子體科學(xué)與技術(shù)方面有很深的造詣，具有高度的創(chuàng)造力和三嚴(yán)作風(fēng)。這本著作由他翻譯并把關(guān)，是再合適沒有的了。陳明周博士，在等離子體所研究生期間以及2010年畢業(yè)后一直從事等離子體處理危險(xiǎn)廢物的研究。他在等離子體所期間就開始學(xué)習(xí)并翻譯本書英文版，前后將近5年方得定稿。他們的這本譯作，內(nèi)容準(zhǔn)確，文字流利易讀，無愧于原著，為在我國(guó)介紹推廣這一重要著作做出了貢獻(xiàn)。
目錄
第1章 熱等離子體和電弧加熱氣體簡(jiǎn)述1
1.1電弧的形成和電弧等離子體的特性1
1.2電弧氣體加熱器——等離子體炬5
第2章 等離子體炬中的電物理和氣體動(dòng)力學(xué)過程1O
2.1長(zhǎng)網(wǎng)管狀通道中冷氣體的流動(dòng)特性IO
9.9長(zhǎng)網(wǎng)管狀通道中電弧的燃燒特性14
2.3電弧元的速度和脈動(dòng)特性21
2.4電弧的X射線層析成像研究23
2.4.1簡(jiǎn)述23
2.4.2非穩(wěn)態(tài)電弧等離子體的實(shí)驗(yàn)研究25
2.5電弧的分流41
2.5.1定性分析41
2.5.2研究分流過程的一些定量結(jié)果46
2.5.3兩個(gè)固體之間的放電52
2.6軸線式等離子體炬的輸出電極中電弧徑向部分的脈動(dòng)55
2.7電弧參數(shù)的白振蕩59
2.8內(nèi)電極的氣體動(dòng)力學(xué)研究65
2.9具有突擴(kuò)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)管狀輸出電極的氣體動(dòng)力學(xué)研究73
第3章 研究電弧放電的數(shù)學(xué)方法84
3.1描述電弧等離子體的主要方程組84
3.1.1磁流體力學(xué)方程組86
3.1.2磁流體力學(xué)邊界層的近似88
3.1.3積分形式89
3.2電弧放屯的解析模型89
3.2.1圓柱形電弧的溫度分布90
3.2.2外場(chǎng)中長(zhǎng)電弧的動(dòng)力學(xué)97
3.3電磁力對(duì)電弧等離子體流形成的影響IOO
3.3.1基于邊界層方程組的數(shù)值分析IOO
3.3.2基于磁流體力學(xué)方程組的數(shù)值分析103
3.4電弧放電等離子體中的非平衡過程104
3.5湍流中的電弧109
3.5.1湍流模型 109
3.5.2結(jié)果分析 111
第4章 電弧等離子體炬中過程的模擬114
4.1過程模擬的概念114
4.2確定相似準(zhǔn)則的方法115
4.3電弧過程的相似準(zhǔn)則118
4.4相似準(zhǔn)則的物理含義121
4.5歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)果的方法123
第5章 不同氣體中電弧的能量特性126
5.1不同氣體中電弧的廣義伏安特性126
5.2帶有電極間插入段的等離子體炬中電弧的能量特性137
5.2.1長(zhǎng)圓管狀通道中電弧電場(chǎng)強(qiáng)度的分布139
5.2.2通道的初始段和過渡段中的電弧電場(chǎng)強(qiáng)度與決定性參數(shù)的關(guān)系141
5.2.3氣動(dòng)力帶來的弧電壓變化145
5.2.4在氣流的發(fā)展湍流段巾電弧的電場(chǎng)強(qiáng)度與決定性參數(shù)的關(guān)系149
5.3多孔通道中電弧的能量特性155
5.4氫氣和含氫介質(zhì)中電弧的電場(chǎng)強(qiáng)度165
5.4.1放電通道中氣流特征段的長(zhǎng)度168
5.4.2通道初始段巾氫電弧的電場(chǎng)強(qiáng)度169
5.4.3充分發(fā)展的氫氣湍流中電弧的電場(chǎng)疆度170
5.4.4混合氣體巾的電弧174
第6章 軸線式等離子體炬電弧室中的熱交換177
6.1自穩(wěn)弧長(zhǎng)和（利用臺(tái)階形電極）固定弧長(zhǎng)的等離子體炬的總體熱特性177
6.2帶有電極間插入段的等離子體炬電弧室中的熱損失179
6.2.1旋氣穩(wěn)弧等離子體炬巾的熱損失180
6.2.2軸向氣流中電弧的特性182
6.3湍流氣流中電弧與電弧室壁的熱交換184
6.3.1通道初始段巾的熱交換185
6.3.2氣流的發(fā)展湍流段中的熱交換187
6.3.3氣膜對(duì)電弧室壁保護(hù)的效率188
6.3.4帶有電極間插入段的等離子體炬的輸出電極巾的電流分布和熱交換196
6.3.5帶有電極間插入段的等離子體炬的熱效率201
6.4帶旋氣電極間插入段的等離子體炬202
6.5通人強(qiáng)烈氣流的組合通道和多孔通道中的熱交換205
6.6氫電弧與電弧室壁之間的熱交換214
6.6.1流入內(nèi)電極——陰極的熱流215
6.6.2電極間插入段的部件和觸發(fā)極巾的熱流215
6.6.3流入輸出電極——陽(yáng)極的熱流218
6.7水蒸氣旋流等離子體炬的廣義熱特性219
第7章 直流軸線式等離子體炬221
7.1軸線式等離子體炬的分類222
7.2自穩(wěn)弧長(zhǎng)型等離子體炬224
7.2.1單電弧室等離子體炬224
7.2.2雙電弧室等離子體炬232
7.2.3帶有延伸電弧的雙電弧室等離子體炬9Q9
7.3利用臺(tái)階形電極固定平均弧長(zhǎng)的等離子體炬234
7.4利用電極間插入段固定平均弧長(zhǎng)的等離子體炬236
7.4.1加熱氫氣和含氫介質(zhì)的等離子體炬237
7.4.2噴涂用一體化等離子體炬(PUN3) 245
7.5分裂弧等離子體炬245
7.5.1電弧陽(yáng)極段沿縱向分裂的等離子體炬246
7.5.2電弧陽(yáng)極段沿徑向分裂的等離子體炬246
7.5.3屯弧陰極段分裂的等離子體炬248
7.5.4電弧陰極段擴(kuò)散附著到管狀電極表面的等離子體炬249
7. 5.5電路中無鎮(zhèn)流電阻的多電弧陰極249
第8章 雙射流等離子體炬253
8.1固定弧斑的雙射流等離子體炬254
8.1.1雙射流等離子體炬的結(jié)構(gòu)和電源254
8.1.2陽(yáng)極部件和陰極部件9KC
8.1.3電極的使用壽命256
8.1.4熱特性和電特性257
8.1.5等離子體流的溫度場(chǎng)261
8.1.6等離子體流的電場(chǎng)結(jié)構(gòu)263
8.1.7導(dǎo)電等離子體射流之間的相互作用266
8.2具有旋轉(zhuǎn)電弧和靜止弧斑的雙射流等離子體炬268
8.2.1電特性268
8.2.2電弧與固體表面的相互作用271
8.3管狀電極雙射流等離子體炬274
8.3.1等離子體炬及其電路設(shè)計(jì)274
8.3.2等離子體炬的特性275
第9章 工頻交流等離子體炬279
9.1單相交流等離子體炬280
9.1.1對(duì)交流電弧供電的特征280
9.1.2大電流電弧與高頻電弧的聯(lián)合燃燒282
9.1.3燃燒在旋氣穩(wěn)弧單相等離子體炬中的交流電弧的伏安特性286
9.2星型三相等離子體炬290
9.2.1星型等離子體炬的方案和工作原理290
9.2.2星型電弧的伏安特性和熱特性292
9.2.3星型等離子體炬的廣義工作特性296
9.3三角形接法三相等離子體炬299
9.3.1棒狀電極交流等離子體炬299
9.3.2帶有導(dǎo)軌型管狀電極的交流等離子體炬303
9.3.3大功率三相等離子體炬的電弧室中的主要物理過程305
9.3.4三角形接法三相等離子體炬的近電極過程307
9.4高電壓多電極交流等離子體炬311
第10章 近電極過程和減緩電極燒蝕的方法315
10.1經(jīng)弧斑流入電極的熱流317
10.2具有靜止弧斑的棒狀熱陰極燒蝕表面的形成322
10.3熱鎢陰極的比燒蝕326
10.4熱化學(xué)陰極的比燒蝕328
10.5圓管狀中空鎢陰極的內(nèi)表面結(jié)構(gòu)331
10.6弧斑作用下的棒狀鎢陰極工作表面的結(jié)構(gòu)特征 QQ9
10.7自恢復(fù)陰極研究綜述337
10.8含碳介質(zhì)中陰極質(zhì)量的增加速率341
10.9冷管狀銅電極的燒蝕342
10.9.1冷管狀銅電極的比燒蝕與電流強(qiáng)度的關(guān)系342
10.9.2電弧徑向部分的運(yùn)動(dòng)速度與其軸向部分的掃描速度對(duì)比燒蝕的影響344
10.9.3軸向感應(yīng)磁場(chǎng)對(duì)電極燒蝕速率的影響346
10.9.4管狀內(nèi)電極——陰極中電弧徑向段的氣動(dòng)磁場(chǎng)軸向掃描348
10.9.5銅電極表面溫度對(duì)比燒蝕的影響350
10.9.6對(duì)等離子體炬中電弧徑向段行為的磁控制352
10.9.7氧在縮短電極使用壽命巾的作用355
10.9.8管狀銅陽(yáng)極的比燒蝕的總體特征358
10.9.9等離子體炬電極巾的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)360
10.9.10管狀電極次表層材料的結(jié)構(gòu)369
10.9.11降低管狀銅電極燒蝕速率的方法371
第11章 等離子體反應(yīng)器374
11.1多射流反應(yīng)器374
11.1.1運(yùn)動(dòng)學(xué)系統(tǒng)374
11.1.2混合室的熱效率377
11.1.3混合室中總氣壓的脈動(dòng)378
11.2三射流反應(yīng)器的流體力學(xué)特性和熱工特性380
11.2.1些高溫合成反應(yīng)器的方案381
11.2.2基于多射流混合室的反應(yīng)器383
11.2.3三射流直流反應(yīng)器的熱工特性386
11.2.4反應(yīng)器的能量平衡389
11.3直流電磁控制聯(lián)合反應(yīng)器391
11.3.1聯(lián)合反應(yīng)器的原理圖391
11.3.2電弧產(chǎn)生上升伏安特性的電磁控制方法393
11.3.3向反應(yīng)器中通入氣體的方式和氣流量對(duì)電弧伏安特性的影響395
11.3.4聯(lián)合反應(yīng)器的熱特性396
11.3.5 400kW級(jí)熔融鋯生產(chǎn)工業(yè)反應(yīng)器399
11.4同軸武等離子體反應(yīng)器401
11.4.1同軸式直流電弧等離子體炬401
11.4.2同軸式等離子體炬（等離子體反應(yīng)器）403
11.5電磁控制同軸式交流反應(yīng)器405
11.6利用軸線式等離子體炬熱解和處理化工廢物的反應(yīng)器408
11.6.1利用石油產(chǎn)品生產(chǎn)丙酮和乙烯408
11.6.2處理有機(jī)化工廢物和含氯的有機(jī)化工廢物409
結(jié)論412
參考文獻(xiàn)415
索引468
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