Исследование газового разряда с проточным электролитным катодом. Образование газовых компонентов в плазме газового разряда с проточным электролитным катодом. Разработка катодного узла, позволяющего минимизировать тепловые потери на электролитном катоде.
Аннотация к работе
Характеристики газового разряда между проточным электролитным катодом и металлическим анодом (со вдувом и без вдува газа)Низкотемпературная плазма, генерируемая в газовом разряде с жидкими электролитными электродами, обладает целым рядом отличительных особенностей, среди которых наиболее важное значение имеет ее неравновесность, связанная с большим отрывом электронной температуры от газовой. Жидкий катод преимущественно состоит из воды (99% и более), поэтому в газовом разряде с жидким электролитным катодом плазма образуется в основном из паров воды. Экспериментально обоснована возможность получения в газовом разряде с проточным электролитным катодом (без вдува газа) плазменного потока c энтальпией (4-6) МДЖ/кг и массовым расходом, превышающим 1 г/с. Газовый разряд с проточным электролитным катодом экспериментально исследован при повышенных значениях плотности тока на катоде. Установлены закономерности влияния расхода проточного электролита на тепловые и энергетические характеристики газового разряда и показано, что варьированием расхода электролита, протекающего через зону действия разряда, можно повысить эффективность преобразования электрической энергии в тепловую энергию плазменного потока.Значение , зафиксированное зондом при его выходе из электролита, принималось как падение напряжения на катоде . За массовую скорость испарения электролита был принят массовый расход добавляемого в катодный узел электролита. В опытах было установлено, что для стабильного горения газового разряда 1 без использования балластного резистора толщина слоя электролита 2 над токоподводом 3 должна быть не менее 5 мм. Как и следовало ожидать, в случае применения электролитов с бoльшей удельной электрической проводимостью разряд горел при меньших напряжениях (рис. На величину Rk влияют такие факторы, как изменение толщины слоя электролита в зоне действия разряда, повышение температуры электролита во время горения разряда и др.Экспериментально исследован газовый разряд с проточным электролитным катодом при токах (1 - 25) А, мощности (1 - 25) КВТ и удельной электрической проводимости электролита (0,8 - 2,7)·10-3 (Ом·см)-1. Выявлено, что при плотностях тока, превышающих 0,5 А/см2, на формирование электрических и тепловых характеристик газового разряда существенное влияние оказывает деформация поверхности электролитного катода, возникающая за счет газодинамического воздействия плазменного потока на катод. При работе катода в таком режиме приращение энтальпии плазменного потока составляет (4,9 - 5,4) МДЖ/кг, а температура достигает максимально высоких значений на значительном удалении от разрядной зоны (~1800 °С на расстоянии 40-50 мм от поверхности электролита). Доля тепловых потерь на катоде в общем энергетическом балансе генератора плазмы снижена до (5 - 6) %. Разработаны генераторы неравновесной плазмы средней мощности (10 - 25 КВТ) на базе газового разряда с проточным электролитным катодом, тепловой КПД которых находится в пределах (0,67 - 0,72).