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申请/专利权人：中国航天空气动力技术研究院

摘要：本发明提供了一种电弧等离子炬热效率和焰流焓值测量系统及方法，系统包括阴极、阴极水套、进气孔、进气压力传感器、进气管道、阳极、阳极水套、回水管道、回水温度传感器、电流传感器、直流供电电路、电压传感器、直流电源、进水温度传感器、进水管道和进水流量传感器；利用测得的电弧电压和电流电弧电流得到施加在电弧等离子炬上的总功率，利用测得的回水温度、进水温度和进水流量得到冷却水带走的功率，最后利用总功率和冷却水损失功率得到等离子炬的热效率；利用测得的供气压力、进气总面积、工作气体的绝热指数和气体常数得到工作气体质量流量，最后利用利用等离子炬的总功率、冷却水带走的功率和供气的质量流量得到等离子体焰流的焓值。

主权项：1.一种电弧等离子炬热效率和焰流焓值测量系统，其特征在于，包括阴极1、阴极水套2、进气孔3、进气压力传感器4、进气管道5、阳极6、阳极水套7、回水管道10、回水温度传感器11、电流传感器12、直流供电电路13、电压传感器14、直流电源15、数据采集处理系统16、进水温度传感器17、进水管道18和进水流量传感器19；所述阴极1和阴极水套2之间及阳极6和阳极套7之间为冷却水通道，冷却水由阴极侧通过进水管道18进入冷却水通道，由阳极侧通过回水管道10流出；所述进水温度传感器17布置在进水管道18上，且测温点插入到管道中心，用于测定进水温度；所述进水流量传感器19串接在进水管道18上，用于测定进水流量；所述回水温度传感器11布置在回水管道10上，且测温点插入到回水管道10的中心，用于测定回水温度；工作气体通过进气管道5由进气孔3进入等离子炬，所述进气压力传感器4旁路安装在进气管道5上，用于测定供气压力；所述直流电源15输出的正负极分别通过直流供电电路13施加在阳极6和阴极1上，等离子炬内阴极1和阳极6间产生电弧8，工作气体在等离子炬出口形成高温的等离子体焰流9；所述电流传感器12套装在直流供电电路13上，用于测定供电电流；所述电压传感器14并联在直流供电电路13上，两接线端分别连接在阴极1和阳极6上，用于测定供电电压；所述数据采集处理系统16包括信号调理模块、PXI采集卡和PC端数据处理系统，所述进气压力传感器4、回水温度传感器11、电流传感器12、电压传感器14、进水温度传感器17和进水流量传感器19得到的电信号经过信号调理模块处理，再输入PXI采集卡，最后经过数据处理系统转换得到测试结果；利用电压传感器14测得的电压U和电流传感器12测得的电流I得到施加在电弧等离子炬上的总功率Pw，即Pw＝U·I；利用回水温度传感器11测得的回水温度T2、进水温度传感器17测得的进水温度T1和进水流量传感器19测得的体积流量Q得到冷却水带走的功率P1，即P1＝4.2×106·Q·T2-T1，最后利用总功率Pw和冷却水损失功率P1得到等离子炬的热效率，即η＝1-P1Pw；利用进气压力传感器4测得的供气压力p、进气孔3总面积F、工作气体的绝热指数γ和气体常数R得到工作气体质量流量G，即最后利用等离子炬的总功率Pw、冷却水带走的功率P1和供气的质量流量G得到等离子体焰流的焓值h，即h＝Pw-P1G，完成焓值的直接测量；所述进气压力传感器4的测量范围为0.2～10MPa。

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