Термодинамическое и макрокинетическое моделирование плазмохимического синтеза теллуритных стекол

• Автор: Поляков, Владимир Сергеевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 132 с. : ил.

Содержание

Общая характеристика работы

Глава 1. Низкотемпературная плазма литературный обзор

1.1 Характеристики плазмы

1.2 Г операторы низкотемпературной плазмы.

1.3 История экспериментального и расчетнотеоретического исследования термодинамических свойств низкотемпературной плазмы НТП.

1.4 Проблемы теоретического описания термодинамики НТП

1.5. Основные термодинамические функции газообразного и конденсированного состояния и их аналитическая аппроксимация на эмпирической основе.
Глава 2. Определение термодинамических и кинетических характеристик . теллуритных стекол
2.1. Синхронный термический анализ стекол и определение температур расстекловывания, кристаллизации и плавления
2.2. Термодинамические функции стеклообразных состояний и их расчет по термохимическим данным.
2.3. Теплопроводность стекла
Глава 3. Расчет и согласование термодинамических функций газообразных и конденсированных компонентов
3.1 .Квантовохимический расчет термодинамических функций газообразных компонентов плазмы
3.2. Приближение жесткий ротатор гармонический осциллятор ЖРГО
3.3. Многотемпературные функции.
3.4. Согласованное определение термодинамических функций пара и конденсата с использованием ДНП.
Глава 4. Анализ стационарнонеравновесных состояний получения теллуритных стекол
4.1. Неравновесная химическая модель плазмы.
4.2. Анализ стационарнонеравновесных состояний двухфазной системы
Глава 5. Макрокинстическаи модель РЕСУТ процесса формирования теллуритных стекол
5.1. Дифференциальная модель проточного реактора
5.2 Гидродинамическая модель пограничного слоя
5.2.1. Тепломассообмен подвижной фазы со стенками внутри закрытых каналов
5.2.2. Теплообмен при внешнем обтекании тел.
5.2.3. Коэффициенты переноса
5.3. Тепловая подзадача
5.3.1. Равновесный теплообмен излучением.
5.3.2. Стационарный вариант энтальпийного баланса для плазменного шнура
5.4. Алгоритмическая и программная реализация модели.
5.5 Обсуждение результатов макрокинетического моделирования.
Выводы.
Литература


Некоторое представление об электронной концентрации и температуре в различных природных и лабораторных плазмах можно получить из рис. Имеются области параметров плазмы как внутренних, так и регулировочных, в каждой из которых применяется свой формализованный подход к ее описанию состояния, макроструктуры, динамики и т. Ниже приведены выражения для границ этих областей. Рис. Параметры некоторых лабораторных и космических плазменных объектов на пе Т,плоскости. Указаны также значения плазменной частоты, радиуса Дебая и числа частиц в сфере Дебая. ИТС импульсный термоядерный синтез, СТС стационарный термоядерный синтез, Г1ДР плазмодинамический разряд. Плазмой называют квазинейтральный газ заряженных и нейтральных частиц, концентрация которых достаточна для того, чтобы создаваемый ими пространственный заряд ограничивал их движение. Л электронная и ионная концентрации. Если при хаотическом движении с тепловыми скоростями происходит разделение зарядов на расстояние, большее чем г0, то квазинейтральность среды восстановится под действием электрических полей пространственного заряда. На характерных размерах Ьо Гр плазма квазинейтральна, т. Х 1, п . При X 1 плазма вырождена. Невырожденная плазма разреженная и горячая, вырожденная холодная и плотная. Электронный компонент плазмы вырождается при меньших концентрациях, чем ионный т. Во многих практически важных случаях плазма не вырождена. Слабоионизованная, сильноионизованная и полностью ионизованная плазма отличаются по степени ионизации относительной концентрации электронов г псп0 где п0 число тяжелых частиц атомов и ионов. В полностью ионизованной плазме несущественны процессы с участием связанных состояний электронов в ионах, т. В слабоионизованной плазме химическая кинетика, перенос, столкновения и другие элементарные процессы определяются индивидуальными свойствами нейтральных атомов и молекул. В сильноионизованной плазме процессы переноса и коллективные взаимодействия определяются кулоиовскими дальнодействующими силами, не зависящими от индивидуальных свойств атомов и ионов, тогда как радиационные свойства, химическая кинетика и термодинамика зависят от внутреннего строения атомов и ионов. В полностью ионизованной плазме индивидуальные свойства ионов почти не проявляются, т. Граница сильноионизованной и слабоионизованной плазмы зависит от конкретного процесса, обычно она проходит при г 3 4. Термодинамически равновесная плазма при низких температурах обычно слабоионизованная, а при высоких сильноионизованная. Наличие молекул в плазме существенно меняет времена релаксации неравновесности, скорость электронионного обмена энергией, теплоемкость, термодинамические и оптические свойства и др. Это связано с наличием у молекул дополнительных внутренних степеней свободы колебательных и вращательных с относительно малыми порогами возбуждения и часто расположенными энергетическими уровнями. Обычно молекулы следует учитывать при их относительном числе более 3. Идеальной в термодинамическом смысле называют плазму, в которой можно пренебречь средней потенциальной энергией взаимодействия частиц Ер по сравнению с их тепловой энергией Ек. В невырожденной идеальной плазме термодинамические функции определяются, как в идеальном газе, равновесный состав формулой Саха, электропроводность формулой Спитцера, и т. Идеальная вырожденная плазма описывается моделью фермигаза. В неидеальной плазме выражения для термодинамических, транспортных, оптических свойств оказываются иными, описание состояния, как правило, резко усложняется. У 1. Др средняя энергия взаимодействия между кулоновскими зарядами. У . Эффекты неидеальности в сильноионизованной плазме
с Те 1 эВ начинают проявляться при и МО см . В слабоиоиизованной плазме т. Начало проявления эффектов неидеальности в слабоионизованной плазме соответствует пп см3. Здесь г определяется соотношением 43лг3пс, г в случае плотной высокотемпературной плазмы переходит в заряд ядра . Степень неидеальности вырожденной плазмы падает с увеличением концентрации заряженных частиц и слабо зависит от температуры.