Objective Function for Numerical Mean Absorption Bands Optimization

Mean absorption coefficients (MACs) offer great potential for fast numerical calculation of radiation heat transfer. They are based on replacing complex absorption coefficient spectrum by a handful of frequency bands with a single, temperature dependent value assigned to each band. Accuracy of radiation transfer calculation thus depends on the accurate interpretation of the mean value inside each frequency band as well as on the proper band distribution. Yet finding optimal band distribution is not an easy task often requiring numerical optimization process. This contribution focuses on the parameters of such optimization process, namely selection of an objective function and its effect on the optimal band distribution. It demonstrates, that improper objective functions can produce physically unreasonable artifacts in the calculation of radiation heat transfer. Optimal formulation of the objective function is proposed in this contribution

Approximate Determination of Radiation Properties in the Arc Plasmas With Admixtures of Copper Vapours

The aim of this paper is to evaluate radiation properties of air arc plasmas with various admixtures of copper vapours. The first order of the method of spherical harmonics (P1-approximation) has been used as the way to solve the equation of radiation transfer. Calculations of the absorption coefficients for a thermal plasma have been performed as a function of the temperature and the frequency. The frequency variable in the equation of transfer was handled by means of multigroup method. Methods for prediction of the average absorption coefficients were described and compared in detail. The net emission coefficients have been determined for comparison

Radiation Transfer in Arc Plasmas

In this paper, attention has been given to the absorption properties of the arc plasma at the different pressure conditions. Calculations of the absorption coefficients for a thermal plasma have been performed as a function of the temperature and the frequency. Methods for prediction of the average absorption coefficients were described and compared in detail

Thermal Plasma of Electric Arc Discharge Between Composite Cu-Cr Electrsodes: Optical Emission and Electrode Surface Interaction

This work deals with investigations of thermal plasma of electric arc discharge between sintered composite Cu-Cr electrodes, which can be used in electrical contacts of vacuum circuit breakers. Breaking arcs between composite Cu-Cr as well as single-component copper electrodes were used to study the electrical properties, plasma optical emission and electrodes surface modification behavior. In particular, the temporal evolution of plasma emission spectra of electric breaking arcs in air atmosphere was investigated by Optical Emission Spectroscopy (OES). Scanning Electron Microscopy (SEM) with Energy-dispersive X-ray Spectroscopy (EDXS) were applied to analyze the cross-section of working layer of electrodes surface modified by the heat flux from the discharge

Plasma-surface interaction of electric arc discharge between composite Cu-Cr electrodes

In this work the plasma of electric arc discharges between Cu-Cr composite electrodes, which material were pressured and sintered at different temperatures 750 or 1050°C, are investigated by Optical Emission Spectroscopy (OES). The Scanning Electron Microscopy (SEM) with Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy (EDXS) are used to study the working surface of electrodes, modified by thermal effect of breaking electrical arc in the air atmosphere. The erosion intensity of electrodes’ material due to plasma-surface interaction is estimated in indirect way by determination of metal vapours content in the discharge gap in an assumption of local thermodynamic equilibrium (LTE). The plasma composition is calculated in this case on the base of experimentally determined plasma parameters: temperature and electron density.Методами оптичної емісійної спектроскопії досліджується плазма електродугових розрядів між композитними Cu-Cr-електродами, матеріал яких y процесі виготовлення піддавався пресуванню та спіканню при різних температурах: 750 або 1050°C. Для дослідження робочої поверхні електродів, які зазнали впливу термічної дії розривної електричної дуги в атмосфері повітря, використовується скануюча електронна мікроскопія (СЕМ), доповнена енергодисперсійною рентгенівською спектроскопією (ЕДРС). Інтенсивність ерозії матеріалу електродів внаслідок взаємодії плазма-поверхня оцінювалась у непрямий спосіб шляхом визначення вмісту парів металів у розрядному проміжку в припущенні локальної термодинамічної рівноваги (ЛТР). Склад плазми в даному випадку розрахований з експериментально отриманих параметрів плазми: температури та електронної концентрації.Методами оптической эмиссионной спектроскопии (ОЭС) исследуется плазма электродуговых разрядов между композитными Cu-Cr- электродами, материал которых в процессе изготовления подвергался прессованию и спеканию при разных температурах: 750 или 1050°C. Для изучения рабочей поверхности электродов, подвергающейся термическому воздействию разрывной электрической дуги в атмосфере воздуха, использована сканирующая электронная микроскопия (СЭМ), дополненная энергодисперсионной рентгеновской спектроскопией (ЭДРС). Интенсивность эрозии материала электродов вследствие взаимодействия плазма-поверхность оценивалась косвенным методом путем определения содержания паров металлов в разрядном промежутке в предположении локального термодинамического равновесия (ЛТР). Состав плазмы в этом случае рассчитан из экспериментально полученных параметров: температуры и электронной концентрации

Composite Cu-Cr materials under thermal action of electric arc discharge plasma

The results of optical emission spectroscopy (OES) investigation of plasma of electric arc discharges in steadystate mode between Cu-Cr composite electrodes, manufactured at different sintered temperatures: 750, 850, 950 or 1050 °C, is presented. In particular, the impact of sintering temperature on erosion resistanceof such composite materials, which was determined in indirect manner by estimation of metal vapours content in the midsection of discharge gaps, is studied by the analysis of plasma parameters. These contents were calculated in assumption of local thermodynamic equilibrium (LTE) on the base of experimentally obtained radial distributions of plasma temperature and electron density.Представлено результати дослідження плазми дугових розрядів у стаціонарному режимі методами оптичної емісійної спектроскопії (ОЕС) між електродами з Cu-Cr-композитних матеріалів, виготовлених при різних температурах спікання: 750, 850, 950 та 1050 °С. Зокрема, на основі аналізу параметрів плазми досліджено вплив температури спікання на ерозійну стійкість таких композиційних матеріалів, яка визначалась у непрямий спосіб – шляхом оцінки вмісту парів металів у середньому перерізі розрядних проміжків між електродами. Розподіли вмісту парів металів були розраховані в припущенні локальної термодинамічної рівноваги на основі експериментально одержаних радіальних розподілів температури плазми і електронної концентрації.Представлены результаты исследования плазмы дуговых разрядов в установившемся режиме методами оптической эмиссионной спектроскопии (ОЭС) между электродами из Cu-Cr-композитных материалов, изготовленных при различных температурах спекания: 750, 850, 950 и 1050 °С. В частности, на основе анализа параметров плазмы исследовано влияние температуры спекания на эрозионную стойкость таких композиционных материалов, которая определялась косвенным способом ‒ путем оценки содержания паров металлов в среднем сечении разрядных промежутков между электродами. Распределения содержания паров металлов были рассчитаны в предположении локального термодинамического равновесия на основе экспериментально полученных радиальных распределений температуры плазмы и электронной концентрации