Поняття газодинамічних процесів та поглинаючої квазі-стінки, перенесення в плазмі електричної дуги в одновимірній геометрії. Особливості процесів теплопровідності в еліпсоїдальній геометрії, вміст парів електродного матеріалу та дифузія електричної дуги.
Аннотация к работе
Вирішення такої задачі має важливий практичний аспект, повязаний з визначенням непродуктивних втрат енергії, або, навпаки, ефективності технологічного впливу плазмових пристроїв на основі застосувань електричної дуги. Встановлено, що основними факторами тепловідведення в електричних дугах з випаровуваними електродами є теплопровідність на електроди в коротких дугах та теплопровідність в навколишню атмосферу з урахуванням геометричного фактора, зумовленого еліпсоїдальною формою каналу розряду, - в дузі перехідного характеру. Показано, що характерними для розповсюдження пари електродного матеріалу у відкритій електричній дузі при струмах понад 1000 А, а в області «привязки» дуги на поверхні електрода - понад 10 А, можуть бути ударно-хвильові процеси. Отримані результати та методики досліджень можуть бути використані як вихідні умови для поглиблених досліджень властивостей електричної дуги з урахуванням процесів перенесення випромінювання в плазмі. Процеси перенесення, зокрема теплопровідність та дифузія, з одного боку, є визначальними щодо нерівноважних властивостей плазми електричної дуги та стабільного підтримання каналу дуги [1], а з іншого - визначають можливості плазми щодо технологічних застосувань.Показано, що в умовах одномірної циліндричної геометрії виникає проблема тепло-і масовідведення. З точки зору рівня втрат енергії на передачу електричного струму, це означає що вони стають менші за максимально допустимі, необхідні для відведення теплової енергії, яка виділяється в розрядній плазмі. Відсутність вимушеного теплообміну на периферії електричної дуги може являтися фізичною причиною нестійкого існування електричних дуг значної довжини. Показано, що істотним фактором формування каналу дугового розряду є проблема відведення теплової енергії, яка виділяється в розрядній плазмі. Показано, що характерними для розповсюдження пари електродного матеріалу у відкритій електричній дузі - як в області «привязки» дуги на поверхні електрода, так і в цілому для електричних дуг з плавкими електродами при значних розрядних струмах - можуть бути ударно-хвильові процеси.
Вывод
Показано, що в умовах одномірної циліндричної геометрії виникає проблема тепло- і масовідведення. З точки зору рівня втрат енергії на передачу електричного струму, це означає що вони стають менші за максимально допустимі, необхідні для відведення теплової енергії, яка виділяється в розрядній плазмі. Відсутність вимушеного теплообміну на периферії електричної дуги може являтися фізичною причиною нестійкого існування електричних дуг значної довжини. Показано, що істотним фактором формування каналу дугового розряду є проблема відведення теплової енергії, яка виділяється в розрядній плазмі.
Основними факторами тепловідведення в електричних дугах з випаровуваними електродами є: - теплопровідність на електроди в коротких дугах. При цьому в середньому перерізі дуги реалізується максимум температури;
- теплопровідність в навколишню атмосферу з урахуванням геометричного фактора, зумовленого еліпсоїдальною формою каналу розряду в дугах перехідного характеру;
Показано, що характерними для розповсюдження пари електродного матеріалу у відкритій електричній дузі - як в області «привязки» дуги на поверхні електрода, так і в цілому для електричних дуг з плавкими електродами при значних розрядних струмах - можуть бути ударно-хвильові процеси. У випадку незначних швидкостей характерними є дифузійні процеси.
Отримані аналітичні розвязки задачі для дифузійного режиму поширення продуктів ерозії електродів електричної дуги, у тому числі для самоузгодженого температурного профілю, характерного для стабілізованої стінкою дуги. В широкому температурному інтервалі задача розвязана чисельно. Показано, що розподіл вмісту парів електродного матеріалу зумовлюється темпом зниження температури дуги за межами її каналу і значно меншою мірою - радіальною конфігурацією густини потужності джерела утворення міді. Цим самим встановлено тісний звязок процесів тепловідведення та дифузії на периферії електричної дуги. Одночасно спростовано ряд тверджень дослідників про переважаючу роль деміксінгу на периферії електричної дуги.
Досліджено вплив термодифузії на розподіл вмісту парів електродного матеріалу в випадках вільнопідтримуваної та стіночностабілізованої електричних дуг. Показано, що в обох випадках вона призводить до зменшення вмісту пару в центральних зонах дуги, однак при відносно невеликих температурах у випадку вільнопідтримуваної дуги це зменшення несуттєве.
Список литературы
1. Жовтянський В.А., Патріюк В.М. Визначення вмісту парів електродного матеріалу на периферії електричної дуги // Вісник Київського ун-ту. Сер. фіз.-мат. науки. - 1998.- Вип.1.- С.244-249.
2. Жовтянский В.А., Патріюк В.М. Особливості тепловідведення від електричної дуги в парах міді // Укр. фізич. журнал. - 2000. - Т.45, №9. - С.1059-1066.
3. Жовтянський В.А., Патріюк В.М. Дифузія продуктів ерозії мідних електродів вільнопідтримуваної електричної дуги // Вісник Київського ун-ту. Сер. фіз.-мат. науки. - 2001.- Вип.4. - С.33-36.
4. Жовтянский В.А., Патріюк В.М. Розповсюдження продуктів ерозії електродів електричної дуги в дифузійному режимі // Укр. фізич. журнал. - 2002. - Т.47, №4. - С.338-340.
5. Zhovtyansky V.A., Murphy A. B., Patriyuk V.M. Diffusion of the erosion products of cooper electrodes from electric arc channel // Problems of Atomic Science and Technology. Series: Plasma Physics. - 2002. - V.5, №8. - P.124-126.