ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
Протекание электрического разряда в жидкости (электрогидравлического удара) вызывает сложный
комплекс явлений: ионизацию и разложение молекул в плазме канала и возле него, световое излучение
канала разряда, ударные волны, интенсивное ультразвуковое излучение, пульсацию газового пузыря,
кавитационные процессы, импульсные магнитные поля [32, 33]. Различают две стадии процесса. Первая
стадия продолжается от подачи напряжения на электроды до завершения пробоя. Время пробоя зависит
от полярности и напряжения. При пробое имеют место следующие зоны.
1. Зона искрового разряда (цилиндрической формы диаметром 0,7 – 1 мм). Компоненты в этой зоне
превращаются в низкотемпературную плазму (с температурой около 3
×
10
4
°С), которая является пре-
образователем электрической энергии в механическую и в энергию электромагнитного излучения.
2. Зона разрушения, где компоненты частично разрушаются на дисперсные частицы, а частично
сжимаются и приобретают характер твердого тела. Зона имеет форму сфероида, объем которого в 3 – 5
раз больше объема разрядного канала; давление здесь падает в 2 – 3 раза, а плазма охлаждается до 700
°С.
3. Зона наклепа, где компоненты находятся в состоянии твердого упругого тела. Объем зоны,
имеющей сферическую форму, в 6 – 7 раз больше объема зоны искрового канала; давление в ней со-
ставляет
10 – 500 МПа, температура 300 – 500 °C.
4. Зона наклепа, где компоненты находятся в состоянии жидкого упругого тела. Зона имеет почти
правильную сферическую форму и объем, в 20 – 30 раз превышающий объем искрового канала, давле-
ние
2 – 4 МПа, температуру 80 – 150 °С.
5. Зона сжатия, в которой наблюдаются перемещения больших объемов жидкости. Объем зоны в
100 – 200 раз больше объема искрового канала, давление приближается к атмосферному, а температура
–
к температуре перемешиваемых компонентов.
Разряд протекает за 20 – 30 мкс и сопровождается яркой вспышкой, имеющей следующий спектр:
91 % энергии свечения – ультрафиолетовые лучи, 8 % энергии – видимые лучи, 1 % – инфракрасные
лучи.
Наибольший вклад в развитие смешения вносит вторая стадия процесса электрогидравлического
разряда, характеризующаяся появлением ударных волн как главного турбулизирующего фактора.
Независимо от жидкости, в которой происходит разряд, во фронте ударной волны имеется область
сильно сжатой среды, перемещающейся в пространстве со сверхзвуковой скоростью. При подходе
ударной волны к некоторой точке пространства давление и плотность возрастают резким скачком, затем
следует постепенное изменение этих величин, причем через некоторый промежуток времени давление и
плотность становятся меньше, чем те же параметры в невозмущенной среде.
Величина давления фронта ударной волны при электрическом разряде в начальный период достига-
ет (5…8) × 10
7
МПа, продолжительность действия волны – 0,3 с, частота – 3× 10
6
Гц, скорость распро-
странения превышает скорость звука. В радиусе до 0,4 м ударная волна сохраняет давление более 2
МПа, что соответствует усилию, создаваемому высокоскоростной механической мешалкой при разви-
том турбулентном процессе в зоне наиболее интенсивного перемешивания. После прекращения поступ-
ления энергии расширение продуктов разряда сопровождается охлаждением и рядом внутренних пре-
вращений, в результате которых в жидкости образуется парогазовая полость, внутренняя энергия по-
лости и кинетическая энергия жидкости обуславливают ее радиальные колебания, в процессе которых
имеет место изменение давления в 10
3
– 10
4
раз.
По сравнению с первичной ударной волной продолжительность пульсации полости в 30 – 45 раз
больше, а максимальное давление и плотность потока энергии в 10 раз меньше. Подобно первичной
ударной волне пульсация парогазовой полости способствует перемешиванию компонентов. Явление
электрического разряда сопровождается также мощными кавитационными процессами.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 44
- 45
- 46
- 47
- 48
- …
- следующая ›
- последняя »
