Взаимодействие электрической дуги с потоком газа : К проблеме повышения эффективности применения электродуговых аппаратов в энергетике

• Автор: Буянтуев, Сергей Лубсанович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1995
• Место защиты: Улан-Удэ, Гусиноозерск
• Количество страниц: 328 с. : ил.

Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию
Восточно-Сибирский государственный технологический университет Министерство топлива и энергетики Российской Федерации АО Гусиноозерская ГРЭС
На правах рукописи
ВУЯНТУЕВ СЕРГЕИ ЛУВСАНОВИЧ
Взаимодействие электрической дуги с потоком газа ( К проблеме повышения эффективности применения злектродутовых аппаратов в энергетике ) 01.04.14 - Теплофизика и молекулярная физика
ілР1

<ос Г

V ? л
,у / / сД
С/'' д
Г* ДИССЕРТАЦИЯ

на41 соискание ученой степени
ч/ У
доктор ТЄХШЕЙЄСКИХ

У 1УX

О' І I

Улап-Удэ , Гусиноозерск - 1995 г.
Введение.
СОДЕРЖАНИЕ

Общая характеристика работы.
Глава 1. Особенности процессов горения электрической
дуги в камерах электродуговых аппаратов
1.1. Системы газового дутья электродуговых аппаратов:
классификация и конструктивные особенности
1. 2. Физические процессы в дуге, горящей в потоке газа
1.3. Методы исследований электрической дуги, обдуваемой потоком газа
1.4. Постановка задачи исследований
Глава 2. Математическое моделирование взаимодействия
электрической дуги с потоком газа
2. 1. Исследование динамики процессов горения и гашения
дуги в потоке газа при помощи уравнения теплопроводности с учетом коэффициента релаксации
2/2, Исследование нестационарных электродуговых процессов на г основе .системы .уравнений''газовой динамики с учетом коэффициента релаксации
2. 3. Аналитическое исследование динамики термоэлектрических потоков энергии в моделях гашения дуги
2. 4 Исследование дуги постоянного тока в потоке газа
2.5. Особенности влияния потока газа на характеристики электрической дуги
2. 6. Учет термоэлектрических потоков энергии в моделях
электрической дуги

Глава 3. Термодинамический анализ элегаза и его смесей
3. 1. Физико-химические свойства элегаза и разработка
новых способов дугогашения
3. 2. Исследование теплофизических и термодинамических
свойств элегаза и его смесей с азотом
Глава 4. Методика и оборудование для экспериментальных исследований взаимодействия электрической дуги с потоком газа в однофазных и двухфазных средах
4. 1. Программно-технический комплекс "Колебательный
контур"
4. 1. 1. Состав и функциональные возможности экспериментальной установки
4. 1.2. Силовая часть и испытательный макет установки
"Колебательный контур"
4. 2. Универсальный стенд для испытаний плазменноэнергетических аппаратов и отработки плазменных технологий
4. 2. 1. Лабораторный стенд для исследования электроду-
Ьовых процессов и аппаратов
4.2.2. Автоматизированная система сбора и обработки
данных при исследованиях плазменноэнергетических процессов
Глава 5. Результаты экспериментальных исследований
электродуговых процессов
5. 1. Исследование процессов гашения дуги с целью опти-
мизации геометрических параметров систем продольного газового дутья

ми дугогасительными устройствами для сокращения времени ее горения. При отключении цепей переменного тока в дугогасительных камерах с воздушным или элегазовым дутьем гашение дуги осуществляется в течение нескольких периодов переменного тока. При перемене знака тока температура дуги и запасенная в ней энергия изменяются с отставанием в силу тепловой инерционности электроду-говой плазмы. В момент перехода тока через нуль температура дуги не достигает нулевого значения, поэтому в следующий полупериод после изменения знака тока дуговой промежуток быстро разогревается до высоких температур. Под воздействием охлаждающего потока сдвиг по фазе между изменением тока и температуры уменьшается [12,111, 135]. Если учесть, что вопрос рассеяния энергии потоком газа, гашения дуги и восстановления электрической прочности промежутка между электродами решается после перехода тока через нуль за время порядка микросекунд (в условиях быстрого нарастания переходного восстанавливающегося напряжения на промежутке), то горение дуги в течение большей части полупериода переменного тока промышленной частоты при его амплитудных значениях можно считать стационарным (квазистационарным). При расчетах такое представление позволяет использовать интегральные, характеристики" дуги-,-у наиболее легко получаемые из эксперимента (амплитудное значение тока, напряжение на дуге при амплитуде тока, энергия выделяющая на дуге), то есть практически воспользоваться статической вольтамперной характеристикой, как и при расчетах для дуги постоянного тока. Это может быть вполне приемлемо при использовании приближенных полуэмпирических моделей дуги и в инженерных расчетах.
В некоторых случаях стабильно горящая дуга, обдуваемая потоком газа, при максимальном тепловыделении может закупорить сопло, то есть наступает так называемый режим термодинамического эффекта,