Тепло-електрофізичні фактори еволюції високотемпературних частинок в газі - Автореферат

ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ім. ТЕПЛО - ЕЛЕКТРОФІЗИЧНІ ФАКТОРИ ЕВОЛЮЦІЇ ВИСОКОТЕМПЕРАТУРНИХ ЧАСТИНОК В ГАЗІРобота виконана в Одеському національному університеті імені І.І.Мечникова Міністерства освіти і науки України Науковий керівник: доктор фізико-математичних наук, професор Калінчак Валерій Володимирович, Одеський національний університет ім. Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор Шевчук Володимир Гаврилович, Одеський національний університет ім. доктор фізико-математичних наук, професор Контуш Сергій Михайлович, Одеська державна академія холоду, професор кафедри фізики. Захист відбудеться “23”грудня 2005 р. в _1400___ годин на засіданні спеціалізованої вченої ради Д41.051.01 Одеського національного університету (65082, м.Тепло - електрофізичні процесі, які супроводжують еволюцію високотемпературних частинок в газі, викликають постійний інтерес науковців і технологів, оскільки, по-перше, безліч природних і технологічних процесів, таких як проходження метеоритами і космічними кораблями щільних шарів атмосфери, зварювання, диспергування металів, горіння металевих палив та ін. супроводжуються утворенням або вживанням високотемпературних металевих частинок. Найменш вивченою є еволюція частинок з початковою температурою, яка перевищує температуру плавлення металів, коли частинка утворює біля себе досить густу конденсовану дисперсну фазу (КДФ), що складається з продуктів конденсації речовини частинки і її сполук з складовими навколишнього газу. Модель зарядного обміну не описувала спостережуваної залежності заряду частинок від температури. Одержати експериментальні залежності заряду від температури для частинок з вольфраму, молібдену, танталу і міді та часові залежності заряду та температури; Методи дослідження: вимірювання електричного заряду частинок здійснювалося методом відхилення ії в електричному полі; встановлення температури частинок проводилося на основі методів яскравої пірометрії часткового випромінювання, калориметричного і за допомогою методу контрольованого нагріву і охолодження; дослідження КДФ проводилося методами вимірювання екстинції лазерним скануванням і фотореєстрацією, швидкість частинок вимірювалася трековим методом.У Розділі 1 на підставі огляду літератури показано, що еволюція системи, що вивчається, великою мірою визначається високою температурою частинки, розрахунок якої ускладнюється аномаліями світимості (спалахами) частинок при їх русі в повітрі. Спалахи можуть бути повязані як з різкою зміною коефіцієнта випромінювальної здатності поверхні частинки, так і з проходженням екзотермічних хімічних реакцій в її обємі. Показано також, що наявна розрахункова модель обміну в системі частинка - КДФ не описує всіх особливостей зарядного обміну. Показано, що механізм формування частинок в імпульсній дузі раніше не був розкритий достатньо для можливості якісного проведення експериментів. Було встановлено, що для використаних металів імовірність відриву краплі від електроду А відбувається при певних значеннях безрозмірного параметру П1, що дорівнює відношенню величини скін-шару ? до 2R, і критерію П2= R?/ ((F / R - ?) тф), де ? - динамічна вязкість металу; F - результуюча сила, що діє на краплю; ??-коефіцієнт поверхневого натягу металу; тф - час заднього фронту імпульсу I (див. рис.Встановлені фізичні критерії формування частинки, що визначаються як відношення глибини скін-шару до діаметру частинки, яке відбиває зовнішню, силову складову формування, і відношення часу необхідного для відділення оплавленої частини до часу спаду імпульсу струму, яке враховує властивості речовини частинки. Розроблено методи контрольованого нагрівання частинок в середовищі інертного газу і їх швидкого охолодження у рідині після певного часу руху в газі, котрі дали змогу достовірно встановлювати які спалахи обумовлені екзотермічними реакціями, що проходять в обємі частинок, а які зміною коефіцієнта випромінювальної здатності їх поверхні. Так, для мідних частинок встановлено, що різка зміна світимості при температурі 1515 К повязана з появою на поверхні частинки оксиду Cu2O з більшим ніж у міді коефіцієнтом випромінювальної здатності, а при температурі 1370 К - з проходженням хімічної реакції доокислення Cu2O > CUO. Зясовано, що в досліджуваних інтервалах температур частинки металів, що мають велику розчинність (~4% ат.) кисню, спалахували двічі (Cu і Та), а частинки з металів з малою розчинністю (~0,1% ат.) кисню (W і Мо) - один раз. Тобто для частинок з великою розчинністю кисню відбувається внутрішнє реагування з розчиненим газом при досягненні відповідної температури.

Основний зміст роботи