Измерение температуры дуговой плазмы (Лабораторная работа № 1)

Постановка задачи

Объектом исследования является плазма стабилизированного дугового разряда, горящего в аргоне при атмосферном давлении.

Рис. 1.1. Схема дугового плазмотрона: 1 — анод; 2 — патрубки водяного охлаждения анода; 3 — патрубки водяного охлаждения катода; 4 — штуцер подвода газа; 5 — шайба; 6 — прокладка; 7 — оптическое окно; 8 — патрубок водяного охлаждения корпуса плазмотрона

Источником плазмы служит плазмотрон (рис. 1.1), который представляет собой набранный из медных шайб цилиндрический водо-охлаждаемый канал диаметром 6 мм, разделяющий анод и катод. Расстояние между электродами — 200 мм. Горение дуги в канале плазмотрона поддерживается приложенным к электродам постоянным напряжением, источником которого служит мотор-генератор. Последовательно с плазмотроном соединен реостат, который позволяет регулировать ток в дуге, а также обеспечивает нормальную (возрастающую) вольтамперную характеристику нагрузки генератора.

При токе через плазмотрон около 30 А температура в центре столба дуги Достигает 1О⁴ К. На периферии столба благодаря интенсивному теплоотводу от канала она снижается практически до комнатной.

Вследствие цилиндрической симметрии столба дуги температура плазмы Т зависит от двух переменных — координаты z, отсчитываемой вдоль оси канала, и расстояния г от оси. Однако в центральной части столба дуги, достаточно удаленной от электродов, температурное поле практически одномерно: Т=Т(r). Задача лабораторной работы — измерить это поле температур.