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等离子体工作气(plasma gas)

常规气体吸收高能量后,由分子成为原子,直至电离成电导率很高的准中性气体。

电离过程      等离子工作气中存在电子、离子和中性粒子。带电粒子是通过各种电离过程由气体自身产生的。电离过程可由高能辐射和粒子剧烈碰撞产生,其自由电荷的浓度取决于气体中所含能量。在电离强度高时,气体中的中性粒子可完全电离。例如氢在达到20000K时就可达到这种状态。不同气体电离所需的最小能量不同,它和该气体的电离电位成正比。常见工业气体的第一次电离电位(eV):Ar,15.775;He,24.58;H,13.595;N,14.54;O,13.614。可见不同气体的电离电位相差不远,但比金属为高。气体中只有He的电离电位高,图1表达了这一趋势,也表明常规气体的等离子体的电导率在6000K时已与金属相近。不同气体电弧所要求的电压不同,这取决于诸多因素。不能简单认为易电离气体的电弧电压就低。一般地说用同类工业等离子体发生器,氩弧电压最低,氮、氧和氢弧电压则高。对于工业发生器来说,希望能有较高电压以便于传送较大功率而不使电流值过大。
等离子体工作气的化学性质除更活泼外,无根本变化,人们更多注意其传输性能,主要方面有:宏观传输——扩散;电荷传输——电导率;动量传输一黏度;能量传输——热导率。其电导率已示于图l。等离子体气由于高温,黏度极大(示于图2),约为常温气体的l0倍,因此气体的混合或固体粒子注入等离子体射流是困难的。用工程观点评述等离子体工作气则认为,它不仅是一种高温、纯净、高效的新热源;而且具有气氛可控、温度(焓值)可控、磁可控三大特性,在高温工程领域有广泛应用前景。

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