Интенсификация физико-химических процессов СВЧ-энергией в регенерационной системе жизнеобеспечения экипажа космического корабля

• Автор: Климарев, Сергей Иванович
• Шифр специальности: 05.26.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 251 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ И

ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СВЧЭЫЕРГИИ ДЛЯ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В СЖО

1.1. Основы СВЧтехники

1.2. Выбор типа СВЧразряда и плазмотрона для переработки диоксида углерода и водорода в физикохимической СЖО

1.2.1. Выбор типа СВЧразряда

1.2.2. Выбор типа СВЧплазмотрона

1.3. Анализ методов регенерации твердого и жидкого сорбентов диоксида углерода

1.4. Выбор аккумулятора водорода

1.5. Анализ методов и выбор типа СВЧустройства для обеззараживания и нагрева воды в СЖО
1.5.1. Анализ литературных и патентных источников по методам стерилизации водных сред, анализ различных методов и особенности стерилизации биологических сред СВЧэнергией
1.5.2. Выбор типа СВЧустройства для обработки воды в потоке
ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ДИНАМИКИ ФИЗИКО
ХИМИЧЕСКИХПРОЦЕССОВ В СЖО
2.1. Описание термодинамических расчетов переработки диоксида 0 углерода и водорода
2.2. Описание динамики адсорбции и нагрева адсорбента СВЧэнергией
2.3. Математическое описание процесса сорбции десорбции водорода 1 интерметалл и дом
2.4. Математическое описание динамики процесса СВЧнагрсва воды в 7 СЖО. Определение геометрических характеристик канала СВЧустройства для нагрева воды
2.4.1. Основные характеристики канала камеры стерилизации СВЧустройства
2.4.2. Электродинамический анализ процесса СВЧнагрева воды
2.4.3. Гидро и термодинамический анализ процессов СВЧнагрева воды в потоке
2.4.4. Методика расчета электродинамических, гидродинамических и тепловых процессов, происходящих в воде под воздействием СВЧэнергии
2.4.5. Определение формы образующей канала камеры стерилизации и расчет вероятных распределений удельных мощностей, полей скоростей и температур обрабатываемой воды
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Разработка метода, устройства и технологии плазмохимической переработки диоксида углерода и водорода в комбинированном СВЧ и тлеющем разряде
3.1.1. Описание СВЧплазмотрона для переработки диоксида углерода и водорода в комбинированном СВЧ и тлеющем разряде
3.1.2. Описание экспериментального стенда для переработки диоксида углерода и водорода
3.1.3. Результаты экспериментальных исследований
3.2. Разработка метода, устройства и технологии регенерации твердого сорбента диоксида углерода под действием СВЧэнергии
3.2.1 Методика проведения экспериментальных исследований
3.2.2. Результаты экспериментальных исследований
3.3. Разработка метода, устройства и технологии регенерации жидкого сорбента диоксида углерода под действием СВЧэнергии
3.3.1. Методика экспериментальных исследований
3.3.2. Результаты экспериментальных исследований
3.4. Разработка метода, устройства и технологии регенерации твердого аккумулятора водорода
3.4.1. Методика экспериментальных исследований
3.4.2. Результаты экспериментальных исследований
3.5. Разработка метода, устройства и технологии СВЧбеззараживания и нагрева воды в потоке
о
3.5.1. Описание СВЧустройства для проведения исследований 9 обеззараживания воды в потоке
3.5.2. Описание экспериментального стенда для проведения 3 исследований обеззараживания воды в потоке СВЧэнергией
3.5.3. Методика проведения микробиологических исследований 4 обеззараживающего действия СВЧэнергии на воду в потоке
3.5.4. Исследования теплофизических характеристик процесса СВЧ 7 нагрева воды в потоке
3.5.5. Микробиологические исследования по воздействию СВЧэнергии 0 на воду, зараженную вегетативными формами микроорганизмов
3.5.6. Опытная двухконтурная установка водоподготовки с СВЧ 3 стерилизацией воды на космодроме Байконур
Г ЛАВА 4. ОЦЕНКА СОВМЕСТНОЙ РАБОТЫ УЗЛОВ И БЛОКОВ
РЕГЕНЕРАЦИОННОЙ ФИЗИКОХИМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СВЧЭНЕРГИИ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Обсуждение результатов исследований
Выводы
ПРИЛОЖЕНИЕ
Список литературы


Из второго уравнения следует, что меняющееся во времени магнитное поле порождает замкнутое электрическое поле. В низкочастотной электронике принято считать, что источником электрического поля служат электрические заряды. В этом случае силовые линии поля исходят с поверхности заряда или сходятся на нем. Система уравнений Максвелла это не отвергает, указанное свойство отражено в третьем уравнении, однако помимо этого может существовать такая конфигурация электрического поля, когда его силовые линии замкнуты сами на себя, аналогично магнитным силовым линиям. Подобное поле может существовать только в динамике, и чем быстрее происходит изменение магнитного поля, тем благоприятнее условия для возникновения электрического. Энергия электрического поля переходит в магнитную энергию, и наоборот. Причем весь этот процесс не стоит на месте, а распространяется со скоростью кмсек. И, наконец, последнее уравнение Максвелла указывает на отсутствие в природе одиночных магнитных зарядов. Последнее обстоятельство вносит некоторую асимметрию в систему уравнений. Действительно, если в электростатике имеются положительные и отрицательные заряды, способные существовать независимо друг от друга, то магнитные полюса неразделимы. На какие бы мелкие части ни дробили постоянный магнит, никогда не удастся получить отдельно Б и полюс. Электромагнитное поле проявляет себя и как магнитное, и как электрическое, но, поскольку вещества, подвергающиеся воздействию этого поля, в основном являются диэлектриками, влияние магнитного поля на них пренебрежительно мало и его можно не учитывать. Диэлектриками принято называть вещества, основным электрическим свойством которых является способность к поляризации и в которых возможно существование электрического поля. Такое поле может длительно сохраняться лишь в средах, плохо проводящих электрический ток. Электропроводность способность проводить электрический ток обусловлена наличием в веществе свободных носителей заряда электрически заряженных частиц, которые под воздействием внешнего электрического поля направленно перемещаются сквозь толщу материала, создавая ток проводимости. Параметром вещества, количественно определяющим его проводимость, является удельное объемное сопротивление р. Характер взаимодействия ЭМП со средой помимо диэлектрической 8 и магнитной р проницаемостями определяется и удельной проводимостью а . Одним из важнейших параметров диэлектрических материалов является диэлектрическая проницаемость. По физическому смыслу диэлектрическая проницаемость количественная мера интенсивности процесса поляризации. Поляризация представляет собой смещение связанных зарядов под действием внешнего электрического поля. Основными видами поляризации являются электронная, ионная и дипольная. Полная поляризация диэлектриков в общем случае складывается из электронной, ионной, тепловой ионной, ориентационной диполыюй, структурной составляющих 8. Электронная поляризация связана с деформацией электронных оболочек молекулы во внешнем электрическом поле, характеристическое время ее установления и соответственно релаксации составляет тэ сек. Ионная поляризация, являющаяся результатом смещения ионов, проявляется в кристаллах с ионной связью и имеет значения ти ,4 сек. Тепловая ионная поляризация проявляется в веществах, в которых ионы имеют два или несколько равновесных положений, разделенных некоторым потенциальным барьером. При наложении электрического поля возможно нарушение динамического равновесия между ними. Характеристическое время процесса может составлять хти 7 сек. Ориентационная поляризация связана с ориентацией дипольных молекул в электрическом поле с величинами тор 7 сек, сильно зависящими от структуры, вязкости среды. Некоторые системы имеют структурные неоднородности, границы сред. Вследствие контактной разности потенциалов на границах неоднородностей образуются двойные электрические слои. В особенности этому способствует наличие влаги. При наложении электрического поля заряженные частицы перемещаются в пределах микровключений, вызывая макроструктурную поляризацию вещества.