【技术实现步骤摘要】
一种大功率长寿命等离子体炬复合冷却装置及设计方法
本专利技术涉及一种大功率长寿命等离子体炬复合冷却装置及设计方法，大功率长寿命等离子体炬具有高温、高焓、能量高度集中、能量转换效率高和工作寿命长等特点，主要用于产生高温环境，广泛用于航天、航空、冶金、喷涂、耐高温陶瓷材料制备和处理、纳米材料制备、材料表面处理、燃料转化和助燃、有害垃圾处理等领域。
技术介绍
目前影响大功率等离子体炬寿命和使用维护成本的主要因素电极烧蚀，而制约电极寿命和工作可靠性的核心问题是等离子体炬的冷却方式和结构设计。现有等离子体炬冷却方式主要是通过阴极和阳极分路水冷结构，两路冷却方式结构复杂，冷却效率低，导致电极烧蚀严重和热损失大，工作寿命短，使用维护成本高。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种大功率长寿命等离子体炬复合冷却装置及设计方法，利用液体火箭发动机、磁等离子体发动机冷却技术，采取单路液相冷却和气膜冷却相结合的复合冷却设计方法，以及电极、磁场一体化冷却结构设计，大幅简化了结构设计，冷却效率显著提升。本专利技术的技术解决方案是：一种大功率长寿命等离子体炬复合...
【技术保护点】
1.一种大功率长寿命等离子体炬复合冷却设计方法，其特征在于包括如下步骤：(1)将液相冷却用去离子水由冷却水进口(1)输入，经液路分配器(10)将冷却液分为两路分流，得到电磁线圈冷却分流、电极冷却分流；(2)使用电磁线圈冷却分流对电磁线圈进行冷却，然后流经线圈内部通道返回到等离子体炬壳体(8)的壳体夹层；(3)使用电极冷却分流对电极(6)进行冷却，然后经线圈与电极形成的间隙返回等离子体炬壳体(8)的壳体夹层，与电磁线圈冷却分流汇总至冷却水出口(11)流出；(4)将旋流电离介质由电离介质进口(2)输入，经气体分配器(9)在电极(6)内表面产生高速旋流气膜，使得高速旋流气膜将电弧...
【技术特征摘要】
1.一种大功率长寿命等离子体炬复合冷却设计方法，其特征在于包括如下步骤：(1)将液相冷却用去离子水由冷却水进口(1)输入，经液路分配器(10)将冷却液分为两路分流，得到电磁线圈冷却分流、电极冷却分流；(2)使用电磁线圈冷却分流对电磁线圈进行冷却，然后流经线圈内部通道返回到等离子体炬壳体(8)的壳体夹层；(3)使用电极冷却分流对电极(6)进行冷却，然后经线圈与电极形成的间隙返回等离子体炬壳体(8)的壳体夹层，与电磁线圈冷却分流汇总至冷却水出口(11)流出；(4)将旋流电离介质由电离介质进口(2)输入，经气体分配器(9)在电极(6)内表面产生高速旋流气膜，使得高速旋流气膜将电弧弧柱(7)与电极(6)壁面隔离，增强对流换热系数，并将电弧弧柱(7)稳定在轴线上。2.根据权利要求1所述的一种大功率长寿命等离子体炬复合冷却设计方法，其特征在于：所述的液相冷却用去离子水的输入压力为0.2MPa～0.8MPa间，绝缘电阻>0.5MΩ·cm。3.根据权利要求1或2所述的一种大功率长寿命等离子体炬复合冷却设计方法，其特征在于：所述的旋流电离介质包括空气、氮气、氩气、氦气、氢气。4.根据权利要求3所述的一种大功率长寿命等离子体炬复合冷却设计方法，其特征在于：所述的旋流电离介质的供气压力在0.2MPa～0.7MPa间。5.根据权利要求1或2所述的一种大功率长寿命等离子体炬复合冷却设计方法，其特征在于：所述的大功率等离子体炬的输入功率在20～1000kW间，电流在50～1200A间。...
【专利技术属性】
技术研发人员：张晰哲，韩先伟，张志豪，贾桂友，王妍，王飞，
申请(专利权)人：西安航天动力研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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