Emprego de experimentos fatoriais na redução de variáveis para o modelamento semi-empírico de uma tocha de plasma

Abstract

Resumo: Considera-se o problema da redução de variáveis no modelamento semi-empírico das tochas de plasma. Experimentos fatoriais são usados como uma alternativa à abordagem descrita na literatura, na qual os grupos adimensionais que compSem o modelo são selecionados por tentativas. Emprega-se experimentos fatoriais no estudo de uma tocha de plasma projetada para aquecer ar comprimido, com catodo quente e estabilizada por escoamento em vórtice do gás plasmagênico. São avaliados os efeitos de mudanças na geometria da câmara de descarga sobre a relação tensão x corrente, o fluxo de calor para os eletrodos, o desgaste do catodo, o comprimento médio do arco, as amplitudes das variaçSes nesse comprimento e sobre a estabilidade da tocha. A análise dos resultados confirma os efeitos de mudanças no diâmetro do anodo sobre a relação tensão x corrente e sobre as perdas de calor para os eletrodos e indica a presença de outros.

Abstract: The problem of variables reduction in the semi-empirical modelling of plasma torches is considered. Factorial experiments are used as an alternative to the approach described in the literature, in which the dimensionless groups that constitute the model are selected by attempts. Factorial experiments are employed to study a plasma torch, with hot cathode, stabilized by longitudinal eddy-flow of the plasma gas and designed to heat air. The effects of changes on the geometry of the discharge chamber are evaluated over the characteristic voltage x current, the heat flux to the electrodes, the cathode wear, the mean arc length, the amplitude of the variations in this length and over the stability of the torch. The effects of changes on the anode diameter over caracteristic voltage x current and thermal loses at the electrodes are confirmed by this analysis. The presence of other effects are pointed out.