Основой плазменной технологии является плазменно-дуговой нагрев вещества. Различают нагрев плазменной струей, выделенной из разряда, т.е. вне действия электрического поля, и плазменной дугой, когда вещество находится одновременно и в плазменной струе и в электрическом поле, являясь участком цепи тока. При нагреве плазменной струей передача тепла веществу обусловлена теплопроводностью, конвекцией и излучением плазмы. При нагреве плазменной дугой к перечисленным выше механизмам теплопередачи добавляется передача энергии веществу заряженными частицами, двигающимися в электрическом поле.
Нагрев газа в генераторах плазмы происходит за счет теплообмена со столбом дуги. Показателями процесса дугового нагрева являются среднемассовая температура газа, его теплосодержание (энтальпия) эффективный к.п.д. нагрева, определяемый отношением мощности нагреваемого газа к мощности, подводимой к дуговому разряду. Среднемассовая температура нагреваемого газа увеличивается с ростом тока и длины дуги. При возрастании массового расхода газа и размеров разрядной камеры плазмотрона среднемассовая температура снижается. Для увеличения мощности нагреваемого газа необходимо увеличивать ток дуги, расход газа и длину дуги. При атмосферном давлении доля энергии, передаваемой изделию плазменной струей, составляет примерно 70%, электродным пятном-20%, и излучением-10%. Эффективный КПД плазменной дуги в среднем на 10-30% больше, чем КПД плазменной струи и достигает 70-80%. Поэтому плазменная дуга широко используется для процессов резки металлов, а плазменная струя для напыления , сварки ит.д.
Эффективная тепловая мощность плазменной дуги повышается при использовании высокоэнтальпийных газов и их смесей (водород, гелий, аммиак, азот). Большие мощности реализуются при использовании химически активных плазмообразующих газов, способных вступать в экзотермические реакции (с выделением тепла) с обрабатываемым изделием (например, в окислительных плазмообразующих средах – воздухе). Таким образом, плазменно-дуговой нагрев является удобным, простым средством преобразования электрической энергии в тепловую для обработки металлов.
