Project detail

Radiative heat transfer in arc plasmas

Duration: 01.01.2006 — 31.12.2008

Funding resources

Czech Science Foundation - Standardní projekty

- whole funder (2006-01-01 - not assigned)

On the project

Přenos energie zářením významně ovlivňuje fyzikální procesy v obloukovém plazmatu. Řešení většiny úloh dynamiky plynů vyžaduje znalost pole záření a naopak, nelze počítat přenos energie zářením bez stanovení dynamických parametrů plazmatu. Hlavní náplní předkládaného projektu je teoretický popis přenosu energie zářením v obloukovém plazmatu různých látek při různých teplotách a tlacích. Výsledkem výpočtů budou hlavní veličiny popisující pole záření, intenzita záření, tok záření a divergence toku záření v plazmatu s libovolnou geometrií. Matematickým nástrojem popisu pole záření bude metoda parciálních charakteristik, která umožňuje popsat současně jak procesy emise v centrálních částech plazmatu, tak i absorpci v chladnějších okrajích. Hlavním předmětem zájmu bude plazma vzduchu, vodní páry, SF6, argonu a dále pak různých směsí jako např. SF6+PTFE, H2O+Ar, SF6+Cu, vzduch + Cu, vzduch + W, apod. Výsledné počítačové simulace, ve spojení s počítačovými modely dynamiky plynů (CFD), přispějí k všeobecnému pochopení jevů interakce oblouku s obklopujícím prostředím v hybridních plazmatronech s argonovou a vodní stabilizací, v PTFE zhášecích tryskách SF6 vypínačů na vysoké napětí typu self-blast, ve zhášecích komorách vzduchových jističů, apod. Rozšíření stávajících teoretických modelů a CFD nástrojů o radiační přenos energie charakterizovaný metodou parciálních charakteristik ovlivní např. návrh a vývoj průmyslově vyráběných výkonových spínacích přístrojů, plazmatronů, apod.

Description in English
Radiation and radiative heat transfer significantly influence the physical processes occurring in arc plasmas. A successful solution of gas dynamics problems requires correct description of the radiation field. On the other hand, it is impossible to predict the radiative heat without knowledge of gas dynamic parameters. The objective of the proposed project consists of theoretical prediction of radiative heat transfer in plasmas of various substances at different temperatures and pressures. Main radiation quantities, namely radiation intensity, flux density and its divergence, will be determined for different arc plasmas in 3D. As a mathematical tool for the radiation field prediction, method of partial characteristics will be used, which is capable to describe simultaneously both radiation emission at the central parts of the plasma and an important absorption at the outer cooler regions. Plasmas of air, SF6, Ar, H2O and various mixtures, namely SF6+PTFE, SF6+Cu, air+Cu, air+W, air+H2O, Ar+H2O will be treated at different temperatures and pressures. Final computer simulations together with computational flow dynamics (CFD) models will contribute to the general understanding of the arc interaction with surrounding media in plasma jets with argon and water stabilisation, PTFE nozzles of SF6 circuit breakers, in quenching chambers of air circuit breakers, etc.. Extension of the developed models and CFD tools by radiative transfer predicted by the method of partial characeristics will influence the industrial development of circuit breakers or plasmatrons.

Keywords
Plazma elektrického oblouku, přenos energie zářením, metoda parciálních charakteristik.

Key words in English
Electric arc plasma, radiative heat transfer, method of partial characteristics.

Mark

GA202/06/0898

Default language

Czech

People responsible

Bartlová Milada, doc. RNDr., Ph.D. - principal person responsible

Units

Department of Physics
- beneficiary (2005-03-24 - not assigned)

Results

M. Bartlová, O. Coufal. Effect of electron attachment on electron concentration in kinetic modelling of SF6-arc plasma. In Proceedings of The First Central European Symposium on Plasma Chemistry. Gdaňsk: 2006. p. 1 ( p.)
Detail

AUBRECHT, V.; BARTLOVÁ, M.; COUFAL, O. Radiation Transfer in Air Thermal Plasmas. In Proceedings of the XVI International Conference on Gas Discharges and their Applications. Xian, Čína: Xian Jiaotong University, 2006. p. 45-48. ISBN: 0-9539105-3-9.
Detail

AUBRECHT, V.; BARTLOVÁ, M. Photodissociation Process in Diatomic Molecules. In Proceedings of XXVIII International Conference on Phenomena in Ionized Gases. Praha: Institute of Plasma Physics, 2007. p. 104-106. ISBN: 978-80-87026-01-4.
Detail

AUBRECHT, V.; BARTLOVÁ, M. Net Emission Coefficients of Radiation in H2O and Argon Thermal Plasmas. In Proceedings of XVIIth Symposium on Physics of Switching Arc (Vol. I). Brno: UVEE FEKT, 2007. p. 9-12. ISBN: 978-80-214-3359-5.
Detail

AUBRECHT, V.; BARTLOVÁ, M. Calculation of Net Emission Coefficients of radiation in Argon Arc Plasma. In 18th International Symposium on Plasma Chemistry, Full-Papers CD. Kyoto, Japonsko: Kyoto University, 2007. p. 30-33. ISBN: 978-80-7300-440-8.
Detail

LÁZNIČKOVÁ, I. Thermal conductivity of partially ionized gases. In New Trends in physics, Proceedings of the conference. Brno University of Technology. Brno: FEKT VUT v Brně, 2007. p. 1-4. ISBN: 978-80-7355-078-3.
Detail

LÁZNIČKOVÁ, I. Calculation method of conductance of a stabilised arc. In XVIIth Symposium on Physics of Switching Arc, Volume I: Contributed Papers. Brno, ČR: UVEE FEKT VUT v Brně, 2007. p. 145-149. ISBN: 978-80-214-3359-5.
Detail

Vladimír Aubrecht, Milada Bartlová. Method of partial characteristics in calculation of radiation transfer in arc plasmas. In Moderní trandy ve fyzice plazmatu a pevných látek. Brno: MU Brno, 2006. p. 127-132. ISBN: 80-210-4195-1.
Detail

BARTLOVÁ, M.; AUBRECHT, V. Photoionization of Diatomic Molecules. In New Trends in Physics 2007, Proceedings of the conference. Brno: Department of Physics, FEEC, Brno University of Technology, 2007. p. 205-208. ISBN: 978-80-7355-078-3.
Detail

AUBRECHT, V.; KOCSIS, Z.; BARTLOVÁ, M. Net emission coefficients of thermal plasmas in various gases. In New trends in Physics 2007. Brno: Ústav fyziky FEKT VUT v Brně, 2007. p. 201-204. ISBN: 978-80-7355-078-3.
Detail

JENIŠTA, J.; BARTLOVÁ, M.; AUBRECHT, V. The impact of molecular radiation processes in water plasma on performance of water-vortex and hybrid-stabilized electric arcs. In PPPS-2007 Proceedings DVD - The 34th IEEE International Conference on Plasma Science and The 16th IEEE International Pulsed Power Conference. Albuquerque, USA: Edl Schamiloglu, 2007. p. 1429-1432. ISBN: 1-4244-0914-4.
Detail

AUBRECHT, V.; BARTLOVÁ, M. Radiation Transfer in Thermal Plasmas of Air, N2 and CO2. In Proceedings of XVII INternational Conference on Gas Discharges and Their Applications. Cardiff: Cardiff University, 2008. s. 393-396. ISBN: 978-0-9558052-0-2.
Detail

BARTLOVÁ, M.; COUFAL, O. COMPOSITION OF THERMAL PLASMA IN ELECTRIC ARC - EQUILIBRIUM AND NON-EQUILIBRIUM APPROACH. In Proceedings of the IV International Conference "Electronics and Applied Physics". Kijev, Ukrajina: RadioPhysics Faculty, University of Kijev, 2008. p. 7-9.
Detail

AUBRECHT, V.; BARTLOVÁ, M. Mathematical modelling of radiative transfer in arc plasmas. In Proceedings of the III Internationbal Conference "Electronics and Applied Physics". Kyiv, Ukraine: Taras Shevchenko National University of Kyiv, RadioPhysics Faculty, 2007. p. 8-9. ISBN: 978-80-7300-440-8.
Detail

BARTLOVÁ, M.; AUBRECHT, V. Photoabsorption of diatomic molecules. Czechoslovak Journal of Physics, 2006, vol. 56, no. Suppl. B, p. B632 (B637 p.)ISSN: 0011-4626.
Detail

JENIŠTA, J.; BARTLOVÁ, M.; AUBRECHT, V. Properties of arc discharge with hybrid stabilization. High Temperature Material Processes: An International Journal, 2006, vol. 10, no. 4, p. 501 ( p.)ISSN: 1093-3611.
Detail

LÁZNIČKOVÁ, I. Calculation method of electrical conductivity, thermal conductivity and viscosity of a partially ionized gas. Energyspectrum - International e-Journal, www.energyspectrum.net, 2007, vol. 2007, no. 1, p. 1-5. ISSN: 1214-7044.
Detail

JENIŠTA, J.; TAKANA, H.; NYSHIYAMA, H.; BARTLOVÁ, M.; AUBRECHT, V.; HRABOVSKÝ, M. Parametric study of hybrid argon-water stabilized arc under subsonic and supersonic regimes. High Temperature Material Processes: An International Journal, 2010, vol. 14, no. 1, p. 63-76. ISSN: 1093-3611.
Detail

BARTLOVÁ, M.; AUBRECHT, V. Approximate Calculations of Continuous Spectra of Diatomic Molecules. Chemické listy, 2008, vol. 102, no. 16, p. s1341 (s1347 p.)ISSN: 0009-2770.
Detail

AUBRECHT, V.; BARTLOVÁ, M. Net Emission Coefficients of Radiation in Air and SF6 Thermal Plasmas. Plasma Chemistry and Plasma Processing, 2009, vol. 29, no. 2, p. 131-147. ISSN: 0272-4324.
Detail

M. Bartlová, V. Aubrecht. Photoabsorption of diatomic molecules. 22nd Symposium on Plasma Physics and Technology, 26.-29.6.2006, Prague, Czech Republic. Programme + Abstracts. Praha: 2006. p. 31 ( p.)ISBN: 80-01-03506-9.
Detail

AUBRECHT, V.; BARTLOVÁ, M. Photodissociation Process in Diatomic Molecules. Praha: Institute of Plasma Physics, 2007. p. 7-7.
Detail

AUBRECHT, V.; BARTLOVÁ, M. Calculation of Net Emission Coefficients of Radiation in Argon Thermal Plasmas. Kyoto, Japonsko: Kyoto University, 2007. p. 119-119.
Detail

MAZUR, P., VANĚK, J., VÁVRA, Z., VALENTA, J., BARTLOVÁ, M., BARTL, J., AUBRECHT, V.: XVIIth Symposium on Physics of Switching Arc. Nové Město na Moravě (Ski Hotel) (08.09.2007)
Detail

Responsibility: Bartlová Milada, doc. RNDr., Ph.D.