6.2　N2试验数据分析

根据能量守恒，可知热耗散量等于冷却循环水的吸热量，即H散热＝H水＝m·Cp·ΔT，然后可以根据各部分循环水系统计算出反应器各部分的散热量。三相交流等离子体反应系统的循环冷却水系统主要分为包裹在上方的等离子体区循环冷却水系统和覆盖在下方的反应区循环冷却水系统两部分。

在试验过程中，N2流量稳定在1.5625g/s，而整个系统的功率在18kW附近波动。图6-4和图6-5分别为反应器的总散热量和等离子体区与反应区的散热百分比随时间的变化。随着时间的增加，图中的三条曲线都趋于常数，但是本次试验仅进行120min，还很难从图中判断三条曲线是否已经恒定。为便于后面的计算，此处利用软件Matlab R2010a对三条试验曲线进行拟合以判断最终的恒定值。图6-6和图6-7即反应器的总散热量和反应区的散热百分比的拟合曲线，两条曲线的拟合方程分别为

图6-4　反应器的总散热量

图6-5　等离子体区与反应区的散热百分比

图6-6　反应器总散热量拟合曲线

图6-7　反应区的散热百分比拟合曲线

从拟合方程可以看到，反应器的总散热量趋于15.48kW，而反应区的散热百分比趋于29.54%，即反应区的散热量约为4.57kW，而等离子体区的散热量约为10.91 kW，其为前者的两倍多，由此可见，在三相交流等离子体系统中的大多数散热主要来自于等离子体区。

图6-8为反应器中三个热电偶的测温曲线。三个热电偶沿反应器中心线方向的轴坐标分别为0.395m、0.9m和1.2m。当反应进行到120min时，三条测温曲线已基本稳定，具体的测试结果如下：热电偶1测温T1＝1166℃，热电偶2测得的中心温度T2a＝937.41℃，热电偶2测得的壁面温度T2w＝681.43℃以及热电偶3测温T3＝610℃。为了同模拟结果进行比较，将温度单位统一成开尔文（K），即T1＝1439K，T2a＝1210.41 K，T2w＝954.43 K和T3＝883K。

图6-8　热电偶测温曲线