Разработка генератора низкотемпературной плазмы с расширяющимся каналом и некоторые его применения

• Автор: Исакаев, Магомед-Эмин Хасаевич
• Шифр специальности: 01.02.05, 05.16.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 108 с. : ил

Работа выполнена в Научнотехнологическом центре энергосберегающих процессов и установок Объединенного института высоких температур РАН. Дресвин С. Защита диссертации состоится мая г. Специализированного совета Д. Объединенном институте высоких температур РАН по адресу , г. Ижорская, д. С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиотеке ОИВТ РАН. Диссертация в виде научного доклада разослана апреля г. В.А. Объединенный институт высоких температур РАН, г. Актуальность темы исследований. Генераторы низкотемпературной плазмы ГНП, называемые также плазмотронами, представляют собой устройства, в которых электрический ток используется для нагрева газов до высоких температур. Высокая концентрация энергии, возможность нагрева любого газа до среднемассовой температуры свыше К при давлениях от атмосферного до десятков атмосфер, большая эффективность преобразования энергии, простота автоматизации и управления технологическим процессом в интервале мощности от нескольких кВт до десятков МВт обуславливают широкий интерес исследователей к ГНП и перспективность их использования для разработки плазменных технологий.


ЧешскоРоссийском семинаре по электрофизическим и теплофизическим процессам в низкотемпературной плазме г. XIII международной конференции по газовому разряду и его применению г. Орлеан, Франция. Кроме того, результаты работы были доложены на ученых советах ОИВТ РАН, НТЦ ЭПУ ОИВТРАН, на научных семинарах ОИВТ РАН, ИОФ РАН и МГУ. Публикации. По материалам диссертации опубликовано работ. Список основных работ приведен в конце диссертации в форме научного доклада. Авторские свидетельства и патенты. По материалам диссертации получено 6 авторских свидетельств и 5 патентов. На технологии упрочнения бандажей колесных пар и цельнокатаных колес, а также на установку упрочнения колесных пар получены Сертификаты Г осстандарта РФ. На рис. Рис. АВ начальный участок с ламинарным течением ВСД участок разрушения теплового слоя, ДЕР участок взаимодействия столба дуги с ту рбулент ным потоком газа. Известно также 2, что с уменьшением диаметра каната возрастает напряженность электрического поля в столбе дуги. С ростом напряженности поля длина дуги и, соответственно, устойчивость разряда должны повыситься. Отсюда видно, что более устойчивое горение дуги можно получить в расширяющемся канале, в котором увеличивается длина участка ламинарного течения и повышается напряженность электрического поля. Рассмотрим возможное влияние расширяющегося канала на характеристики дуги в начальном ламинарном участке. Будем сравнивать два ГНП с одинаковыми выходным сечением, расходом газа и мощностью. При этом скорость течения на входе в расширяющийся канал больше, так как поперечное сечение меньше. Увеличение скорости холодного газа усиливает теплоотвод и увеличивает напряженность электрического поля. Следовательно, в расширяющемся канале не только увеличивается длина ламинарного участка горения дуги, но и поток газа на этом участке нагревается быстрее. Это приводит к уменьшению общей длины дуги. Жуков М. Ф., Коро геев А. С.,Урюков Б. А., Прикладная динамика термической плазмы. Новосибирск Наука. Асиновский Э. И, Кириллин . Низовский В. Л Стабилизированные электрические дуги и их применение в теплофизическом эксперименте. М.Наука
В ГНП имеется сильная неоднородность теплофизических и электрических параметров. Искривленные силовые линии электрического поля на участке замыкания тока вместе с неоднородностью распределения плотности тока создают неоднородное магнитное поле. При этом столб такой дуги может быть неустойчив 3. Расширяющийся канал может обеспечить распределение электрического тока и магнитного поля, способствующие повышению устойчивости положительного столба в разрядном промежутке. При этом длина дуги уменьшается, тепловые потоки в стенки становятся более равномерными. Как известно 1, нормированный радиус дугового столба увеличивается вдоль потока. В расширяющемся канале при относительно больших скоростях холодного газа вблизи анодной привязки дуги дуговой столб может занимать значительную часть поперечного сечения. Прохождение тока в этом случае возможно посредством коротких дуг между анодом и электропроводным ядром потока. Резкое понижение локальной плотности тока на анод способствует уменьшению эрозии электрода. В монотонно расширяющемся канале отсутствует местное обжатие дуги, приводящее к возникновению неустойчивости. В ГНП мы имеем тесную связь между параметрами потока газа и электрического разряда. Поиск условия расширения канала ведется с учетом газодинамических характеристик и энерговыделения. Гак как вопросы устойчивости связаны в первую очередь с действующими силами, то отсюда вытекает, что оптимальным может быть степень расширения канала, обеспечивающая постоянный динамический напор потока газа или постоянное число Маха по длине канала. В результате расчета получен профиль канала, представленный на рис. С достаточной точностью его можно принять прямолинейным с углом а 6 между образующей и осью канала. В расчете использованы удельные тепловыделения, имеющие место в реальных экспериментах. Рис. Артемов В. И., Левитан Ю. С, Синкевич . Неустойчивости и турбулентность в низкотемпературной плазме. М. Издво МЭИ.