Khi cắt, năng lượng tổng thể được cung cấp bởi hồ quang được chia thành nhiều dạng liên quan đến các quá trình vật lý khác nhau. Trong phần này, chúng tôi đã cố gắng để ước tính các đơn vị khác nhau của năng lượng điện để trình bày một sự cân bằng năng lượng và tính toán cần thiết vào quá trình cắt.
Năng lượng hồ quang plasma được tính theo công thức sau:
Trong đó :
U: hiệu điện thế. I: cường độ dòngđiện.
Hình 2.11. Các dạng năng lượng trong trong quá trình cắt [22] Năng lượng hồ quang ban đầu bao gồm:
Q = Qc + Qtt1 (2.2)
Trong đó:
Qc : là năng lượng điện cần có để thực hiện quá trình cắt.
Qtt1 : là năng lượng tổn thất ra môi trường giữa mỏ cắt và trên bề mặt phôi. Năng này lượng không mất hoàn toàn mà một phần tham gia vào quá trình gia nhiệt trên bề mặt của tấm lúc ban đầu. Năng lượng này rất khó xác định vì nó phụ thuộc nhiều vào điều kiện môi trường làm việc, nên chúng tôi không đưa vào đ ể tính toán năng lượng để gia nhiệt trong luận văn này.
Theo nghiên cứu trước đây của Ramakrishnan và cộng sự [20], năng lượng để cắt ước tính dựa trên thí nghiệm khoảng 70% tổng năng lượng điện đầu vào, trong luận văn này chúng tôi chọn năng lượng điện cần có để cắt là 70%.
Qc = 0.7 x Q (2.3)
Trong quá trình cắt, phản ứng tỏa nhiệt ôxy hóa sắt tham gia vào quá trình cắt, do đó năng lượng cần thiết để thực hiện quá trình cắt Qe bao gồm [22]: năng lượng điện cần có Qc và năng lượng sinh ra do phảnứng ôxy hóa của sắt Qôxy.
Qe = Qc + Qôxy (2.4)
Năng lượng cần thiết để thực hiện quá trình cắt bao gồm ba thành phần.
Qe = Qtn + Qnc + Qtt2 (2.5)
Qtn: năng lượng cung cấp bởi hồ quang truyền bên trong tấm dưới tác dụng của dẫn nhiệt kim loại.
Qtt2: năng lượng mất đi theo rãnh cắt của tia plasma; bao gồm cả năng lượng do xỉ nóng chảy và năng lượng bức xạ entanpy và dòng plasma còn lại thoát ra khỏi tấm.
Tất cả các năng lượng tham gia vào quá trình cắt có thể được ước tính, chỉ
Qtt2năng lương mất đi sẽ được khấu trừ.