Експериментально досліджено фізичні особливості плазми електричної дуги, що вільно горить в парах міді, із застосуванням швидкісних засобів вимірювання та методик. Встановлено, що плазма електричної дуги, що вільно горить в парах міді, в приелектродних областях та на периферії розряду, на відміну від відомих стабілізованих стінками дуг, виявляє нерівноважні властивості. Порушення рівноваги в плазмі визначається наявністю різких градієнтів її параметрів та відповідно просторовою неоднорідністю її випромінювальних та поглинальних характеристик. Механізмом, що відповідає за порушення рівноваги, є перенесення резонансного випромінювання, внаслідок чого реалізується часткова локальна термодинамічна рівновага. В досліджених режимах існування плазми електричної дуги, що вільно горить в парах міді, уточнено значення параметрів штарківського уширення спектральних ліній атома міді Cul - 515,3 та 510,5 нм.

Досліджено взаємозв'язок градієнта тиску як одного з факторів нерівноважності плазми з фізикою процесів у щільній сильноіонізованій плазмі, а також роль у цих процесах самопоглинання резонансного випромінювання плазми. Для цього визначено вплив на розпад імпульсної електродугової плазми градієнта тиску, зумовленого її розширенням. Узагальнено рівняння Саха на більш характерний для електричної дуги випадок, коли плазма, крім атомних частинок у стані локальної термічної рівноваги (ЛТР), містить іонну компоненту у стані часткової ЛТР (ЧЛТР). Одержано критерій рекомбінаційної нерівноважності щільної сильноіонізованої плазми у режимі її розширення. Доведено, що роль перенесення випромінювання є неоднозначною і залежить від різниці температур, що реалізується в плазмі на довжині середнього вільного пробігу випромінювання.

З метою уточнення ролі дифузійних процесів у формуванні нерівноважного стану плазми електричної дуги експериментально досліджено розпад імпульсної аргонової та гелієвої плазми. Показано, що широко використовувані оцінки дифузійних втрат в електричній дузі істотно переоцінюють їх внесок у рекомбінаційні процеси. Проаналізовано роль теплопровідності задля пояснення розбіжності характеру спостережуваних результатів у гелії та аргоні.

Індекс рубрикатора НБУВ: В333.311

Рубрики:

Дуговий і ртутний розряди

Шифр НБУВ: Ж26988 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Сформулированы и численно решены задачи об управляющем магнитном поле в условиях электромагнитно-теплового взаимодействия неподвижной дуги с металлическим трубчатым электродом. Данные задачи представляют собой основу упрощенной математической модели процессов, происходящих в установке для прессовой магнито-дуговой сварки. Параболизация исходных уравнений позволила существенно упростить процедуру расчета управляющего поля. На основании численных исследований сделан вывод о допустимости предположения о квазинейтральности и локальной термодинамической равновесности электродуговой воздушной плазмы на всей области горения дуги.

Досліджено особливості дифузійного поширення парів електродного матеріалу у відкритій електричній дузі у випадку незначних розрядних струмів і невисоких температур плазмоутворюючих частинок. Визначено радіальний розподіл цих парів для двох температурних профілів: гауссоподібного, який апроксимує результати вимірювання температури у дузі, та одержаного з розв'язку рівняння теплопровідності.

Теоретично розглянуто вплив характеристик газового середовища на процес контракції (стягування) дугового розряду в атмосфері інертних газів. Розраховано та показано, що ступінь стягування дугового розряду визначається теплофізичними характеристиками газового середовища та характеристиками електрон-атомних зіткнень. Висвітлено вплив ефекту Рамзауера на характер контракції дугового розряду.

Досліджено синтезовані вуглецеві субстанції, які формуються в електричній дузі під атмосферним тиском за умов протікання постійного струму, струмів промислової та кілогерцової частот. Досліджено вплив частоти струму на продуктивність одержання фулеренів і нанотрубок, які формуються в процесі синтезу. Показано, що на продуктивність негативно впливає зміна локальної концентрації електронів, яка відбувається як наслідок уведення частинок різної природи.

Розглянуто вплив характеристик газового середовища на процес теплової контракції (стягування) дугового розряду в суміші інертного газу з міддю. Проведено розрахунки і показано, що ступінь стягування дугового розряду визначається теплофізичними характеристиками газової суміші та характеристиками електрон-атомних зіткнень. Досліджено взаємний вплив ефектів Рамзауера та резонансу форми на характер контракції дугового розряду. Показано можливість нейтралізації впливу ефекту Рамзауера на контракцію дуги в газовій суміші.

Показана принципиальная возможность испарения или уменьшения размеров определенной части капель материала катода в плазменном потоке вакуумной дуги за счет их испарения под действием потоков заряженных частиц в пространстве массопереноса. Показано, что в зависимости от начальных размеров, капли в плазме могут охлаждаться, нагреваться до определенной температуры или испаряться. Эффективность испарения капельной фазы растет с увеличением плотности плазмы. Показано, что испарение капель в неизотермической плазме вакуумно-дугового разряда происходит главным образом под действием бомбардировки капель ионами.

За допомогою методів оптичної спектроскопії одержано радіальні профілі температури та електронної концентрації в плазмі електричної дуги між композиційними електродами на основі міді: Cu - W і Cu - Mo. У припущенні локальної термодинамічної рівноваги розраховано склад плазми електродугового розряду.

За допомогою методів оптичної спектроскопії досліджено радіальні профілі температури плазми електричної дуги між електродами з композиційних матеріалів на основі міді Cu - Mo, що виготовлені за різними технологіями. Структурні зміни робочого шару електродів вивчено за допомогою металографічного методу. Встановлено, що в матеріалах, одержаних з використанням різних методів, утворюється суттєво різна вторинна структура. Показано, що стан поверхонь електродів впливає на температуру плазми на осі розряду та її радіальний розподіл.

Індекс рубрикатора НБУВ: В333.311

Рубрики:

Дуговий і ртутний розряди

Шифр НБУВ: Ж29137 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Проанализированы наиболее важные свойства плазмы электрической дуги с точки зрения ее теплотехнических применений. Особо отмечены такие важнейшие свойства электрической дуги как высокая энергетическая эффективность ее технологических применений вследствие минимальных потерь на транспорт электрического тока в ее канале и способность обеспечивать экстремальные режимы в тех или иных процессах, недостижимые обычно при использовании источников энергии химического типа. Показано, что определяющее влияние на режимы существования электродуговой плазмы имеют процессы теплопереноса.

Проаналізовано роль процесів перенесення у формуванні самоорганізованої структури плазми електричних дуг. В цілому охарактеризовано моделі контрагованих і вільнопідтримуваних електричних дуг між плавкими електродами залежно від прийнятого стану плазми в розрядному каналі: рівноважного або нерівноважного. Зокрема, розглянуто поширену каналову модель та її різновиди, а також еліпсоїдну модель - моделі, що використовують уявлення про рівноважну плазму та дозволяють розраховувати властивості електродугової плазми. Показано доцільність залучення механізмів самоорганізації для вивчення властивостей електричних дуг. Обгрунтовано метод введення ефективної стабілізувальної стінки (квазістінки) в задачах аналізу плазмових процесів у вільнопідтримуваних електричних дугах.

Представлено результати досліджень впливу плазми електродугового розряду на стан поверхні композиційних електродів на основі міді (Cu-W і Cu-Mo). Структурні зміни робочого шару таких електродів досліджено за допомогою металографічних методів. Показано, що характер вторинної структури на поверхні електрода залежить від його складу та сили струму електричної дуги.

Досліджено вплив електричного поля на розряд із ковзаючою дугою та показано, що воно може відігравати головну роль у досягненні нерівноважного стану такої плазми. З'ясовано, що більша напруженість поля спричиняє іонізаційну нестійкість в плазмі, що відбивається у складній часово-просторовій структурі такого розряду, включаючи швидкий перехід між рівноважним і нерівноважним станами. Останній має низьку поступальну температуру та порівняно високу електронну. Це є можливою базою для більшої керованості нановиробництва у таких розрядах.

Рассмотрены особенности поведения эрозионной плазмы вакуумной дуги катодного типа в магнитном фильтре с криволинейным широкоапертурным плазмоводом. Экспериментально установлено, что увеличение размеров поперечного сечения плазмовода (до 200 - 300 мм) при малом отношении радиуса кривизны к радиусу канала способствует значительному увеличению пропускной способности системы. Основные потери плазмы при ее транспортировке вдоль плазмоведущего канала фильтра приходятся на его криволинейный участок. Потери здесь обусловлены диффузией плазмы поперек магнитного поля, а также ее центробежным и градиентным дрейфами. Установлено, что дрейфовые потери могут быть снижены локальной корректировкой магнитного поля путем углового смещения катушки в криволинейной части плазмовода. Обнаружено, что заметное снижение потерь может быть достигнуто подачей отрицательного потенциала на определенные участки стенок плазмовода при положительном потенциале смещения на плазмоводе в целом. Описаны опытно-промышленные версии источников плазмы, при разработке которых использованы результаты данных исследований.

Індекс рубрикатора НБУВ: В333.311

Рубрики:

Дуговий і ртутний розряди

Шифр НБУВ: Ж26988 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Розглянуто вплив характеристик газового середовища на процес теплової контракції (стягування) дугового розряду у водні, суміші водню з міддю, водяній парі. Розраховано та показано, що ступінь стягування дугового розряду в молекулярному газі визначається теплофізичними характеристиками газової суміші, зіткнень електронів із нейтральними частинками та зіткнень іонів з атомами. Показано подібність характеру контракції дугового розряду у водні та водяній парі.