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器的計算與設計直接或者間接相關的大量研究。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器。
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我從20世紀60年代應用電弧加熱等離子體進行燒蝕研究以來，一直關心等離子體炬的研究和發(fā)展。積多年來的體驗和觀察，我認為朱可夫院士的研究，使這一領域擁有了充分的科學基礎和實驗研究依據(jù)，形成了系統(tǒng)理論的分支學科，并實現(xiàn)了許多創(chuàng)造性高水平應用。他是這一學科的創(chuàng)始人和研究帶頭人。他和他的同事，形成了有特色的學派，所出版的叢書系統(tǒng)地總結了他們數(shù)十年的研究成果，代表著熱等離子體學科的水平。叢書的第17卷《電弧等離子體炬》，從電弧的基礎知識開始，對電弧等離子體炬的內部過程進行了基于實驗和計算的詳細描述和分析；提出了有關的相似準則，對關鍵的問題如電弧特性、傳熱與流動、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用�？梢哉f，任何研究或使用等離子體炬的工作人員都應該好好閱讀和學習這本經(jīng)典著作。它的英譯本也早在2007年問世。現(xiàn)在中譯本由邱勵儉和陳明周同志翻譯，科學出版社出版，這對我國的有關研究人員、學者、教師和學生是一個非常及時和有意義的事。
邱勵儉是我的老同事，早在1958年就由當時的中國科學院動力研究室派往蘇聯(lián)動力研究所學習，后來又多年和我同在力學研究所工作，任職電磁流體與等離子體研究室主任。其后調往合肥中國科學院等離子體所，歷任所長、合肥分院院長等職。他在等離子體科學與技術方面有很深的造詣，具有高度的創(chuàng)造力和三嚴作風。這本著作由他翻譯并把關，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廢物的研究。他在等離子體所期間就開始學習并翻譯本書英文版，前后將近5年方得定稿。他們的這本譯作，內容準確，文字流利易讀，無愧于原著，為在我國介紹推廣這一重要著作做出了貢獻。
目錄
第1章 熱等離子體和電弧加熱氣體簡述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力學過程1O
2.1長網(wǎng)管狀通道中冷氣體的流動特性IO
9.9長網(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特性21
2.4電弧的X射線層析成像研究23
2.4.1簡述23
2.4.2非穩(wěn)態(tài)電弧等離子體的實驗研究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果46
2.5.3兩個固體之間的放電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55
2.7電弧參數(shù)的白振蕩59
2.8內電極的氣體動力學研究65
2.9具有突擴結構的網(wǎng)管狀輸出電極的氣體動力學研究73
第3章 研究電弧放電的數(shù)學方法84
3.1描述電弧等離子體的主要方程組84
3.1.1磁流體力學方程組86
3.1.2磁流體力學邊界層的近似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外場中長電弧的動力學97
3.3電磁力對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確定相似準則的方法115
4.3電弧過程的相似準則118
4.4相似準則的物理含義121
4.5歸納實驗結果的方法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長圓管狀通道中電弧電場強度的分布139
5.2.2通道的初始段和過渡段中的電弧電場強度與決定性參數(shù)的關系141
5.2.3氣動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強度與決定性參數(shù)的關系149
5.3多孔通道中電弧的能量特性155
5.4氫氣和含氫介質中電弧的電場強度165
5.4.1放電通道中氣流特征段的長度168
5.4.2通道初始段巾氫電弧的電場強度169
5.4.3充分發(fā)展的氫氣湍流中電弧的電場疆度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)弧長和（利用臺階形電極）固定弧長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氣膜對電弧室壁保護的效率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利用臺階形電極固定平均弧長的等離子體炬234
7.4利用電極間插入段固定平均弧長的等離子體炬236
7.4.1加熱氫氣和含氫介質的等離子體炬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電弧陽極段沿縱向分裂的等離子體炬246
7.5.2電弧陽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構和電源254
8.1.2陽極部件和陰極部件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261
8.1.6等離子體流的電場結構263
8.1.7導電等離子體射流之間的相互作用266
8.2具有旋轉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計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熱化學陰極的比燒蝕328
10.5圓管狀中空鎢陰極的內表面結構331
10.6弧斑作用下的棒狀鎢陰極工作表面的結構特征 QQ9
10.7自恢復陰極研究綜述337
10.8含碳介質中陰極質量的增加速率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度的關系342
10.9.2電弧徑向部分的運動速度與其軸向部分的掃描速度對比燒蝕的影響344
10.9.3軸向感應磁場對電極燒蝕速率的影響346
10.9.4管狀內電極——陰極中電弧徑向段的氣動磁場軸向掃描348
10.9.5銅電極表面溫度對比燒蝕的影響350
10.9.6對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和應力場360
10.9.10管狀電極次表層材料的結構369
10.9.11降低管狀銅電極燒蝕速率的方法371
第11章 等離子體反應器374
11.1多射流反應器374
11.1.1運動學系統(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378
11.2三射流反應器的流體力學特性和熱工特性380
11.2.1些高溫合成反應器的方案381
11.2.2基于多射流混合室的反應器383
11.2.3三射流直流反應器的熱工特性386
11.2.4反應器的能量平衡389
11.3直流電磁控制聯(lián)合反應器391
11.3.1聯(lián)合反應器的原理圖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向反應器中通入氣體的方式和氣流量對電弧伏安特性的影響395
11.3.4聯(lián)合反應器的熱特性396
11.3.5 400kW級熔融鋯生產(chǎn)工業(yè)反應器399
11.4同軸武等離子體反應器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（等離子體反應器）403
11.5電磁控制同軸式交流反應器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處理有機化工廢物和含氯的有機化工廢物409
結論412
參考文獻415
索引468
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