Исследования предпробивных процессов в воде с приэлектродными пузырьками в микросекундном диапазоне

• Автор: Мелехов, Александр Викторович
• Шифр специальности: 05.14.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 103 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Генерация долгоживущих микропузырьков регулируемого размера

1.1. Постановка эксперимента

1.2. Экспериментальная установка и методы измерения .

1.3. Генерация микропузырьков . . .

Выводы по главе 1.

Глава 2. Поведение воздушных пузырьков в дистиллированной воде и в перфтотриэтиламине в предпробивных электрических полях.

2.1. Методика проведения экспериментов

2.2.Форма и поведение пузырьков в перфтортриэтиламине . .

2.3. Форма и поведение катодных пузырьков в воде . . . .

2.4. Форма и поведение анодных пузырьков в воде.
2.5. Анализ полученных результатов .
Выводы по главе 2 . .
Глава 3. Зажигание разряда в воде с помощью пузырьков
3.1. Методика проведения экспериментов . . . .
3.2. Катодное зажигание разряда. . .
3.3. Анодное зажигание разряда .
3.4. Анализ полученных результатов . .
Выводы по главе 3 .
Глава 4. Оптические и электрооптически е исследования предпробойных катодных процессов в деионизованной воде
4.1. Постановка эксперимента. . .
4.2. Экспериментальная установка и методы исследования.
4.3. Электрическая прочность . . .
4.4. Катодные процессы . . . . .
4.5 Анализ полученных результатов. . . . . .
Выводы по главе 4 . .
Заключение.
Библиографический список использованной литературы.
Актуальность


Необходимо отметить, что главное отличие между ионизационными и пузырьковыми моделями лежит во временном различии явлений, предшествующих пробою. В первом случае ионизация и рост тока начинаются непосредственно в жидкости, во втором - в парогазовой фазе, которая создается при воздействии электрических полей, после чего разряд переходит в жидкость. Этот порядок явлений существенен для критерия пробоя. Повышение давления в жидкости приводит к увеличению температуры кипения. Подгонкой параметров было получено хорошее согласие с экспериментальными результатами []. Авторы гипотезы провели специальные опыты по измерению импульсной прочности н-гексана в окрестности критической точки, как в жидкой, так и в паровой фазе []. Изменения в электрической прочности при переходе от пара к жидкому состоянию не было обнаружено. Во время измерений вблизи критической точки наблюдалось много пузырьков в жидкости, которые не сказывались на понижении ее прочности. Объяснялось это тем, что при повышенных давлениях и температурах пузырьки имеют высокую электрическую прочность []. В работе [6] был предложен кавитационный механизм генерации пузырьков и показано, что зависимость электрической прочности от давления [] содержится в пределе теоретических оценок. Дальнейшее развитие кавитационная модель получила в работе [7], где было учтено стрикционное давление и инжекция зарядов с микроострий на поверхности катода. Хорошее» согласие с экспериментальными данными как термических, так и кавитационных моделей связано с вариацией параметров начальных значений, что лишний раз подтверждает многообразие явлений протекающих при разряде в жидкостях. Так же существуют модели инициирования разряда в пузырьках, предварительно существующих на электродах []. Возможность существования парогазовой фазы в жидкости важна тем, что электрическая прочность газов существенно меньше, чем конденсированных диэлектриков. Наличие газа в жидкости может создать условия для развития первичных ионизационных процессов, являющихся «триггерным» механизмом развития разряда в жидких диэлектриках. Газовая фаза может состоять из воздуха и других газов, образующихся в результате производства, хранения и эксплуатации жидкости. Существует несколько моделей статической устойчивости пузырька, например [], при адсорбировании пузырьком поверхностно активных веществ образуется каркас, препятствующий сжатию, но не расширению. В работе [] предполагается, что часть молекул жидкости образуют простейшую кристаллическую решетку. Тепловое движение элементарных кристаллических образований приводит к появлению зародышей парогазовых пузырьков, которые, под действием электрического поля, могут вырастать до макроскопических размеров в результате электронного умножения, диссоциации молекул или фотоионизации. В работе так же указывается на влияние микропримесей и, что более важно, поверхности электродов на паро и газообразование, как в жидкости, так и в твердом теле. В работе [] экспериментально показано, что для импульсов наносекундного диапазона оптический пробой в воде инициируется растворенным в ней газом в результате образования бабстонных кластеров, играющих роль гетерогенных центров пробоя. Бабстон (bubble, stabilized by ions) является стабильным газовым пузырьком в жидкости, имеющем ионную проводимость и находящимся в равновесии с внешней средой. По оценкам авторов, радиус бабстона в воде равен нм. Показано, что при механической устойчивости возникает и диффузионное равновесие между растворенным газом и свободным газом внутри бабстона. Отмечается, что бабстоны способны к коагуляции с образованием кластеров размером 1-5-1. Вт/см (среднеквадратичное поле волны Е = 0. MB/см) дегазация воды приводила к уменьшению вероятности оптического пробоя, но при приближении давления к давлению насыщенного пара Р«у* = . Topp вероятность пробоя резко возрастала. Этот факт объяснялся тем, что при Р = Psat жидкость находится в точке кипения и на оставшихся в ней гетерогенных центрах парообразования происходит интенсивное вскипание пузырьков, на которых происходит оптический пробой.