автореферат диссертации по энергетике, 05.14.12, диссертация на тему:Исследование многоочагового электрического разряда в жидкости

На правах рукописи

003054 Ш2

Дрожжин Алексей Петрович

ИССЛЕДОВАНИЕ МНОГООЧАГОВОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РАЗРЯДА В

ЖИДКОСТИ

Специальность 05.14.12 - Техника высоких напряжений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Новосибирск - 2007

003054102

Работа выполнена в Институте гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН, г. Новосибирск, и Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Новосибирский государственный технический университет»

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук, с.н.с. Коробейников Сергей Миронович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Ушаков Василий Яковлевич

кандидат технических наук, с.н.с. Яншин Константин Васильевич

Ведущая организация: ОАО «Сибирский научно-

исследовательский институт энергетики», г. Новосибирск

Защита диссертации состоится 15 марта 2007 г. в 12-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.173.01 при Новосибирском государственном техническом университете по адресу: 630092, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирского государственного технического университета.

Автореферат разослан февраля 2007 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

4

Тимофеев И.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. В настоящее время высоковольтный импульсный разряд в воде представляет практический интерес в связи с его технологическими приложениями. Формирование расширяющегося плазменного канала пробоя и ударных волн в воде, интенсивное ультрафиолетовое излучение, высокие локальные напряжённости электрического поля сопутствующие разряду позволили применить его для штамповки металлов, разрушения горной породы, утилизации твёрдых тел, производства химических реакций, биологической очистки воды.

Основной объём экспериментальных исследований был выполнен для дистиллированной воды с целью изучения её электроизоляционных свойств. Однако с увеличением удельной проводимости жидкости появляется дополнительная возможность формировать в ней любое количество параллельно развивающихся плазменных каналов. Такой процесс называется многоочаговым электрическим разрядом, который осуществляется при отсутствии пробоя разрядного промежутка и до сих пор является наименее изученным в технике высоких напряжений.

Для реализации многоочагового разряда в промежутке между электродами или на самих электродах искусственно создают участки с повышенной плотностью тока, называемые концентраторами тока. На этих участках формируются плазменные очаги, с которых в последствии развиваются каналы разряда. Таким образом, количество очагов определяет в дальнейшем множество параллельно развивающихся каналов разряда в воде.

Основное преимущество многоочагового разряда перед другими формами электроразрядных явлений заключается в возможности локального распределения его энергии либо по поверхности электрода, либо в объёме разрядного промежутка. Это преимущество разряда, с одной стороны, снижает интенсивность разрушения металлических и диэлектрических поверхностей электродной системы и увеличивает срок её работы, а, с другой стороны, позволяет реализовать объёмную обработку вещества за один высоковольтный импульс и увеличить производительность технических устройств.

В настоящее время многоочаговый разряд применяется главным образом для генерации ударных волн в воде, которые излучаются в процессе формирования и роста каналов. Таким образом, преимущество разряда в полной мере не используется. Кроме того, незначительный объём исследований начальной стадии формирования разряда, режимов и области параметров его реализации, механизма параллельного развития очагов и каналов разряда сдерживает его дальнейшее применение в технических приложениях. Более глубокое и систематическое изучение свойств многоочагового разряда необходимо для оптимизации устройств, работающих на его основе.

Новыми техническими приложениями разряда могут быть устройства для объёмного дробления твёрдых частиц горной породы и инициирования пробоя жидких диэлектриков при помощи кавитационных пузырьков. Для реализации последнего приложения необходимо также разработать генератор цилиндриче-

ских волн разрежения, фокусируемых в диэлектрической жидкости, интенсивности которых было бы достаточно для формирования кластера пузырьков перекрывающих разрядный промежуток и обеспечивающих инициирование пробоя газа в них.

Актуальность создания новых приложений обусловлена как необходимостью повышения эффективности и производительности дезинтеграции минералов сложной структуры, так и поиском новых решений при разработке высоковольтных разрядников, с целью увеличения разрядных напряжений и токов нагрузки.

Указанное выше преимущество разряда позволит, с одной стороны, обрабатывать каждую твёрдую частицу ударными волнами, высокими температурами, кумулятивными струями за один высоковольтный импульс, а, с другой стороны, упростить технологию изготовления цилиндрической излучающей поверхности генератора по сравнению с другими способами формирования волн давления в жидкости.

Таким образом, исследование многоочагового разряда в воде является актуальным и позволит получить результаты, которые будут использованы при оптимизации и разработке импульсных технических устройств.

Цели работы

1. Экспериментально исследовать начальную стадию формирования разряда, режимы и области параметров его реализации на одном концентраторе тока;

2. Выполнить экспериментальное моделирование и теоретический анализ механизма развития многоочагового разряда на двух концентраторах тока;

3. Разработать, изготовить и испытать высоковольтные импульсные устройства для генерации цилиндрических фокусируемых волн давления в диэлектрической жидкости, инициирования пробоя жидких диэлектриков при помощи кавитационных пузырьков и дробления твёрдых тел.

Научная новизна и основные положения, выносимые на защиту Впервые экспериментально обнаружено следующее:

1. Время задержки развития разряда на аноде совпадает в пределах погрешности эксперимента с временем задержки развития диафрагменного разряда;

2. При увеличении проводимости электролита время задержки разряда на аноде увеличивается, а на катоде - уменьшается;

3. Нижний предел существования многоочагового разряда, определяется как верхняя граница области возбуждения автоколебаний тока, и пульсаций пузырька на концентраторах тока;

4. Возможно инициирование пробоя в перфторхлоруглеводородной жидкости в электродной системе «острие-острие» с помощью кавитационных пузырьков при напряжении в пять раз меньшем по сравнению с инициированием пробоя в отсутствие кавитационных пузырьков;

5. Время задержки развития разряда является случайной величиной, статистический разброс которой определяется двумя возможными режимами вскипания жидкости на поверхности концентратора тока: а) ударным кипением и б) кипе-

нием на готовых центрах парообразования. В режиме ударного кипения жидкости среднеквадратическое отклонение времени задержки разряда имеет наименьшую величину;

6. Энергия, выделяющаяся на концентраторе тока за время задержки зажигания разряда при гомогенном кипении жидкости, слабо зависит от начального напряжения, проводимости жидкости и временных параметров разряда при неизменных геометрических характеристиках разрядного промежутка;

7. Диспергирование частичек медно-никелевой руды при помощи многоочагового разряда происходит без изменения химического состава руды.

Достоверность результатов определяется использованием стандартных методов и современных средств измерения электрических величин (малоиндуктивные токовые шунты, компенсированные делители напряжения, мосты переменного тока, цифровые осциллографы), стандартных методов исследования и современных средств регистрации быстропротекающих процессов (скоростная фоторегистрация, шлирен-метод, цифровая фотокамера), стандартных методов обработки и анализа экспериментальных данных.

Практическая значимость работы

Получены расчётные формулы, определены границы существования многоочагового разряда, которые могут быть использованы при проектировании устройств, выполненных на основе многоочагового разряда.

Разработаны и изготовлены макетные образцы устройств для инициирования пробоя жидких диэлектриков, дезинтеграции твёрдых тел и использования в лабораторных научных исследованиях процессов, протекающих в жидкой среде.

Внедрение результатов работы

На основе многоочагового разряда были разработаны, изготовлены и испытаны генераторы цилиндрических фокусируемых волн давления в жидкости. Данные устройства использовались в Лаборатории динамики гетерогенных систем института гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН при исследовании процессов развития кавитации и сонолюминесценции в воде при фокусировке ударных волн как в объёме жидкости, так и вблизи свободной поверхности.

В результате применения многоочаговых генераторов были получены новые научные результаты, которые были представлены на международных научных конференциях.

Апробация

Результаты научных исследований были представлены на обсуждение на научных сессиях "Дни науки НГТУ" (Новосибирск, 2004, 2005 гг.), на 7-ой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов (Москва, МЭИ, 2001 г.), на 10-ой и 11-ой международной научной школе-семинаре "Физика импульсных разрядов в конденсированных средах" (Николаев, Украи-

на, 2001 г.), на Европейском симпозиуме по мощной импульсной технике (Сен-Луи, Франция, 2002 г.), на 14-ой международной конференции по диэлектрическим жидкостям (Грац, Австрия, 2002 г.), на 8-ой международной научной конференции "Современные проблемы электрофизики и электрогидродинамики жидкостей" (Санкт-Петербург, Россия, 2006 г.), на научной конференции "Электрофизика материалов и установок" (Новосибирск, 2007 г.), на 5-ой международной конференции "Лаврентьевские чтения по математике, механике и физике" (Новосибирск, 2000 г.), на 7-ой международной конференции "Забаба-хинские научные чтения" (Снежинск, 2003 г.), на 10-ой и 11-ой сессиях Российского акустического общества (Москва, 2000, 2001 гг.), на 16-ом международном симпозиуме по нелинейной акустике (Москва, 2002 г.).

Работа выполнялась при поддержке Российского Фонда Фундаментальных Исследований (гранты № 96-02-19329, 00-02-17992, 03-02-16214, 03-02-17682, 05-08-18145, 06-02-17453), Сибирского отделения РАН (Интеграционный проект СО РАН № 123), Министерства образования (грант № Е02-3.2-163).

Работа была поддержана индивидуальными грантами РФФИ (01-02-06443-мас, 02-02-06836-мас, 03-02-06210-мас), международной организации Интас (INTAS, грант аспиранта № YSF 01/02-42), американского акустического общества (CRDF, грант № RX0-1210(1)-XX-01).

Публикации

Всего опубликовано 27 печатных работ, в том числе 11 по теме диссертации, из них: 5 научных статей в ведущих изданиях входящих в перечень, рекомендуемый ВАК РФ, 6 докладов в трудах всероссийских и зарубежных научных конференций.

Объём и структура работы

Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения, списка литературы и приложений. Диссертация изложена на 125 страницах основного текста, включая 57 рисунков, 7 таблиц и список литературы из 81 источника.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность темы исследований, указана практическая ценность работы, представлен анализ литературных данных.

Первая глава посвящена систематическому экспериментальному исследованию начальной стадии формирования разряда на одном концентраторе тока. В качестве концентраторов тока использовались либо металлические (вольфрам, сталь, медь, платина) электроды, изготовленные в виде стержней с плоским торцом, либо отверстия, выполненные в тонкой (50-200 мкм) диэлектрической (лавсан, тефлон) перегородке-диафрагме (рис. 1). Выбранные расположение, тип и форма концентраторов тока позволили моделировать разрядные промежутки реальных конструкций устройств, использующих многоочаговый разряд, а также выполнить количественное сравнение результатов, полученных для обоих типов концентраторов тока.

Самостоятельный электрический разряд зажигался в парогазовом пузырьке, который формировался на кромке концентратора тока при нагреве водных растворов электролитов (№С1, СиБС^) токами ионной проводимости. Разряд в отверстии диэлектрической перегородки называется диафрагменным разрядом. Пузырёк формировался сначала в виде тора, а затем в процессе своего расширения принимал квазисферическую форму (рис. 5с).

R

U(l)

ZZ2

б

а) б)

Рис. 1. Конструкция разрядного промежутка, а - с металлическим концентратором тока, б - с диафрагмой. 1 - металлический кольцевой электрод (нержавеющая сталь); 2 - шайба (вакуумная резина); 3 - концентратор тока; 4 - электролит; 5 - кювета (оргстекло); 6 - плоский электрод (нержавеющая сталь); 7 - диафрагма с отверстием (лавсан, тефлон). К - переключатель, Р - разрядник (показан только для конструкции с диафрагмой).

Импульсное напряжение подавалось на электродную систему при подключении к ней конденсатора С=2 мкФ. В работе использовались два типа разрядников: специально разработанный электромагнитный разрядник с регулируемым воздушным зазором и промышленный высоковольтный разрядник РУ-65.

Измерение токов производилось при помощи двух самостоятельно изготовленных малоиндуктивных шунтов Паркера R=0.15 Ом (0.2 Ом), а измерение напряжения при помощи активного компенсированного делителя напряжения. Интенсивность излучения от электрического разряда регистрировалась фотоэлектронным умножителем ФЭУ-35 (временное разрешение 150 не, спектральный диапазон чувствительности 300-600 нм). Осциллограммы тока и напряжения были получены при помощи двухканального цифрового осциллографа Tektronix TDS 210. Проводимость водных растворов электролитов измерялась при помощи промышленного моста TESLA ВМ 591 на переменном токе при частотах 100 и 1000 Гц и напряжении 50 мВ.

Диаметр концентраторов тока d, весовая концентрация электролитов к, длина разрядного промежутка L, начальное напряжение Uo на конденсаторе изменялись в диапазонах 0.5-6 мм, 0.08-10 %, 16-60 мм, 0.5-10 кВ, соответственно.

В работе использовалось два метода определения времени задержки формирования разряда на концентраторе тока.

Метод Т. В методе Т используется совпадение ^ с моментом времени, при котором на осциллограмме наблюдается второй импульс тока (рис. 2а). Этот метод применялся в основном при положительной полярности металлического концентратора тока.

Метод С. Применение метода С обусловлено отсутствием на осциллограмме второго импульса тока, протекающего либо через металлический катод, либо через отверстие диафрагмы (рис.2б). В методе С использовалась осциллограмма свечения разряда, по которой время задержки рассчитывалось следующим образом: 1(1=(1|0%+19о%)/2, где ^оу. и 1чо% - моменты времени, в которых ирй(1|о"/.)=0.1итах, ир(,(1<да/„)=0.9йтат; ир|, - мгновенное значения сигнала фотоэлектронного умножителя; итах - максимальное значение амплитуды светового импульса. Относительное отклонение значений рассчитанных двумя методами для металлического анода, не превышала 5 % (рис. 2а).

Обнаружено, что значение времени задержки формирования разряда на аноде всегда больше, чем ^ на катоде и совпадает с временем задержки формирования диафрагменного разряда (рис. 3). Полученный результат анализировался с привлечением возможных механизмов возникновения заряженных частиц на поверхности как металлического, так и жидкого катода. Жидким катодом является поверхность парогазового пузырька, имеющая отрицательную полярность. Показано, что процессы формирования диафрагменного разряда и самостоятельного разряда в парогазовом пузырьке, расположенном на металлическом аноде, идентичны друг другу, так как катодом в обоих случаях является жидкость.

Экспериментально обнаружено, что время задержки формирования разряда уменьшается при увеличении проводимости воды а, начального напряжения на конденсаторе Ц) и уменьшении диаметра концентратора тока с!. На основе анализа экспериментальных данных получена зависимость значения ^ от проводимости воды, начального напряжения на конденсаторе, диаметра концентратора тока, которая в общем виде выражается следующей формулой:

1а=аи-ь, . (1)

где а и Ь - коэффициенты, значения которых определяются экспериментально и зависят от параметров о, 11о, с! и длины Ь разрядного промежутка. Выражение (1) позволяет рассчитать значение времени задержки с погрешностью не более 30 %.

Обнаружено, что в диапазоне проводимостей воды 3.5-6.7 Ом'м"1 (кыаС1=2.5-5 %) наблюдается отклонение от полученной ранее зависимости ^ от а: при увеличении концентрации электролита время задержки формирования разряда на аноде увеличивается. Полученный результат объясняется различным влиянием на электрическую прочность парогазового пузырька газов хлора и водорода, которые выделяются на аноде и катоде при электролизе водного раствора хлорида натрия.

10 20 30 40

I, МКС

50 60

0 10 20 30 40 50 60

I, МКС

О 10 20 30 40 50 60

I, МКС

О 10 20 30 40 50 60

(, МКС

а) б)

Рис. 2. Осциллограммы сигнала свечения и^ и тока I разряда, протекающего через один металлический концентратор тока, а - положительная полярность КТ; б - отрицательная полярность КТ.

80 70 60 50

8 40

я

->30 20 10 0

0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 и.кВ

Рис. 3. Зависимость времени задержки развития разряда ^ на стальном катоде (I), аноде (2) и в отверстии диафрагмы (3) от начального напряжения конденсатора и. км,С| = 2.5 %. Ь = 65 мм. Диаметры концентраторов тока -1.7 мм. Метод С.

Экспериментально обнаружено, что статистический разброс ^ обусловлен режимом образования газовой фазы в области концентратора тока (рис. 4.). В режиме гетерогенного кипения воды (кипение на готовых центрах парообразования) наблюдается максимальный разброс значений времени задержки. Максимальное относительное отклонение ^ от среднего значения может достигать 50 %. При переходе к режиму гомогенного кипения жидкости (ударное кипение воды) наблюдается резкое уменьшение статистического разброса значения ^ а относительное отклонение ^ от среднего значения не превышает 6 %.

600 500 400 1 300 200 100 0

Рис. 4. Зависимость статистического разброса ^ разряда на медном аноде от режима кипения электролита. 1.4 кВ - гетерогенное кипение; 1.<Н-2.4 кВ - гомогенное кипение; 1.4 + 1.6 кВ - область смены режимов кипения воды. <1 = 0.6 мм, ксйсм = 0.5 %. Метод Т.

Обнаружено, что при гомогенном режиме образования парогазового пузырька электрическая энергия Ра, затрачиваемая на протекание физических процессов в области концентратора тока за время ^ и рассчитанная по осциллограммам тока и напряжения, не зависит от проводимости воды (весовой концентрации электролита к), начального напряжения на конденсаторе и значения времени задержки, а определяется только геометрическими параметрами разрядного промежутка. Показано, что значение (За с точностью до 0.01 Дж можно считать постоянным и выразить следующим равенством:

<3а= ]и(1)!(1)сИ=соп51, (2)

о

где и(1) и ¡(1) - экспериментально полученные временные зависимости напряжения и тока, соответственно. Заменив в (2) функции и(0 и ¡(0 постоянными значениями и(0) и ¡(0), было получено равенство, позволяющее оценить время задержки формирования разряда с максимальной погрешностью 20 %:

1а=СУи(0Ж0). (3)

Выполнено моделирование разрядного промежутка при помощи сосредоточенных элементов и экспериментально измерены их значения с целью выявления роли электрохимических процессов в тепловом нагреве слоя жидкости, непосредственно прилегающего к поверхности металлического концентратора тока. Предложен новый метод измерения параметров двойного слоя при использовании импульсного напряжения, который позволил определить влияние на процессы энерговыделения полярности металлического концентратора тока. Результаты измерений и расчётов показали, что в диапазоне концентраций хлорида натрия 0.08-5 % активные потери в двойном слое, формирующимся на катоде, больше активных потерь на аноде.

Вторая глава посвящена исследованию механизма формирования и развития многоочагового разряда. Проведено экспериментальное моделирование параллельного развития парогазовых пузырьков с электрическим разрядом в них на двух концентраторах тока, имеющих разные диаметры. Изучались зависимости токов от времени, протекающих через каждый концентратор тока. Предполагалось, что причиной параллельного развития пузырьков с разрядами является комплексное влияние друг на друга физических процессов (формирование ударных волн, фотоионизация, электрогидродинамические течения), протекающих на расположенных рядом концентраторах тока.

В качестве критерия взаимного влияния на процессы формирования и роста пузырьков была выбрана безразмерная величина: отношение мгновенных значений токов гсН,^)/^), где 1,2- номер концентратора тока. В случае указанного выше влияния значение т должно стремиться к единице. Иначе, характерные радиусы парогазовых пузырьков, заполненных проводящей плазмой, должны выравниваться в процессе их расширения.

Моделирование выполнено для двух вариантов расположения концентраторов тока: 1) концентраторы тока располагались в одной кювете на расстоянии 5 мм друг от друга, которое соответствовало расстоянию, используемому в генераторах ударных волн; 2) концентраторы располагались в раздельных кюветах, что полностью исключало влияние физических процессов друг на друга.

Обнаружено, что на стадии роста парогазовых пузырьков ш никогда не принимает значение равное единицы, то есть осциллограммы тока никогда не пересекаются. Это означает, что в течении времени задержки формирования разряда и времени роста пузырька гидродинамическим и ионизационным влиянием можно пренебречь, а развитие многоочагового разряда определяется индивидуальными геометрическими параметрами каждого концентратора тока (диаметром, формой), расстоянием от него до противоположного электрода и электрической энергией достаточной для формирования парогазовой фазы на каждом концентраторе тока и зажигания разряда в пузырьках.

На основе полученных результатов моделирования предложена качественная модель формирования и развития многоочагового разряда. С целью получения расчётных формул были выполнены следующие допущения: 1) металлический концентратор тока и противоположный электрод (рис. 1, электроды 3 и 6, соответственно) представлены в виде сферических концентрических электродов; 2) радиус концентратора тока намного меньше радиуса электрода; 3)

удельная проводимость электролита, плотность и удельная теплоёмкость воды постоянны и не зависят от температуры и напряжённости поля.

Система электродов 3 и 6, использованная в экспериментах, удовлетворительно моделируется сферическими, симметричными электродами при условии, что радиус концентратора тока г намного меньше расстояния от него до противоположного электрода Ь. В экспериментах отношение г/Ь не превышало 0.03, следовательно, допущение 1 может быть использовано при построении модели.

С учётом выше представленных допущений было полученц выражение для удельной объёмной мощности Р» нагрева жидкости на поверхности концентратора тока радиуса г:

Ру =и-а/ г2. (4)

Процесс развития парогазового пузырька на одном концентраторе тока представлен последовательностью следующих стадий:

1. Равномерный перегрев тонкого слоя жидкости вдоль всей поверхности концентратора тока, а впоследствии и вдоль поверхности плазменного пузырька;

2. Взрывное вскипание слоя жидкости;

3. Равномерное расширение парогазового слоя до размера, при котором произойдёт его пробой, а, следовательно, и увеличение диаметра сферического плазменного образования;

4. Перенос потенциала на новую поверхность пузырька.

Начало стадии (2) определяется временем начала кипения воды 1„1П ~ 1/Р„. Скорость расширения парогазового слоя V (стадия 3) в ударном режиме кипения воды, помимо теплофизических свойств самой жидкости, определяется перегревом жидкости у~ДТ, где ДТ ~Р,.

Таким образом, формирование парогазового пузырька при гомогенном кипении воды и его дальнейшее развитие происходит раньше (минимальное значение !„,„) и быстрее (максимальное значение V) на концентраторе тока с наименьшим радиусом г. При увеличении радиуса растущегЬ пузырька уменьшается удельная объёмная мощность нагрева жидкости на его поверхности, увеличивается значение а скорость роста пузырька v падает. Пузырёк меньшего диаметра растёт быстрее и пытается "догнать" в своём развитии больший пузырёк. В результате этого процесса плазменные очаги многоочагового разряда, в качестве которых выступают парогазовые пузырьки с электрическим разрядом в них, развиваются параллельно друг другу по электротепловому механизму.

Обнаружено, что при энергиях и амплитудах высоковольтного импульса, достаточных для образования пузырька и зажигания разряда в нём, формирование многоочагового разряда может не произойти. Такая ситуация обусловлено новым явлением, которое заключается в формировании устойчивых автоколебаний тока и периодических пульсаций парогазового пузырька на концентраторе тока (рис. 5). На основании экспериментальных данных и с учётом обнаруженного автоколебательного процесса была построена область существования многоочаговго разряда (рис. 6). Таким образом, при специфических условиях проведения эксперимента могут возникнуть автоколебания, область параметров

которых ограничивает снизу область параметров реализации многоочагового разряда.

И И т И И щ IÏ1 m

. 1 мм, О ЗЗмкл о а 9 93 ф О 215 • UÎ ♦ 306 О

t. же

Рис 5, Кадры фоторегисграпии моментов процесса колебаний парогазового пузырька при диафрагменном разряде, сопоставленные со схематичным изображением импульсов тока разряда, а - вид сбоку; Ь - вид спереди; с - плазменный очаг многоочагового диафрагмеиного разряда; <1 - интегральное свечение разряда в режиме автоколебаний.

Рис. 6. Область существования многоочагового разряда. 1 - область многоочагового разряда; 2 - область автоколебаний; 3 - область и которой режимы 1 и 2 Fie реализуются; d - диаметр отверстия диафрагмы; к№п=5%-

Экспериментально показано, что для попользованных геометрических параметров разрядных промежутков форма многоочагового разряда определяется проводимостью (концентрацией) электролита №С! (рис. 7). При весовой кон-

центр ац и и соли выше -I % происходит равномерное распределение энергии разряда по всей поверхности концентратора тока (рис. 76, в).

При меньших концентрациях происходит формирование отдельного канала поверхностного разряда, прорастающего к противоположному электроду и ограничивающего максимальные рабочие напряжения (рис. 7а), Таким образом, при использовании многоочагового разряда для генерации волн давления следует использовать весовые концентрации водного раствора хлорида натрия выше 1 %, так как это позволит получить наиболее равномерную структуру волн и обеспечить наименьшую область фокусировки, что в свою очередь повышает качество работы генератора.

а б в

Рис. 7. Зависимость формы разряда на аноде ог концентрации хлорида натрия к. а -к=0.05 %, и = 3.8 кВ. б - к=1 %, и = 2.6 кВ. в - к=10 %, и = 6 кВ. А = 6 мм. Ток протекает между электродами 1 и 3 (рис. 1).

В третьей главе представлены новые высоковольтные устройства, использующие энергию многоочагового разряда: кавитационныЙ разрядник и устройство для дробления частиц горной породы. В основе разрядного устройства (рис. 8) лежит генератор цилиндрических волн сжатия и разрежения, которые фокусируются на оси генератора. Максимальная, для представленной конструкции генератора, амплитуда волны разрежения составляет 10.4 атм, которой достаточно для формирования группы кавитационных г1узырьков на оси генератора между высоковольтными электродами 8 в воде и использованных диэлектрических жидкостях. В качестве последних использовались трансформаторное масло и перфторхлоруглеводородная жидкость (ПВХУ).

Наилучшие результаты были получены для ПВХУ. Инициирование пробоя в этой жидкости при помощи кавитационных пузырьков между вольфрамовыми электродами происходило с вероятностью 0.5 при напряжениях в пять раз меньших, по сравнению с напряжением пробоя ПВХУ в отсутствии пузырьков (рис. 9). Расстояние между электродами - I мм, угол при вершине острия каждого электрода - а=30'\

Скоростная фоторегистрация осуществлялась при помощи фоторегистратора СФР-2М в режиме 16 мке между кадрами. Постоянное напряжение к высоковольтным электродам, между которыми инициировался пробой ПВХУ, подавалось при помощи промышленного источника высокого напряжения УПУ-10.

л-л

л

>л

- —"X*—у

т а

1.

т~г —••• ) г

Л.

к

1'л ГГИ |\Х_Г I

Ггтхгтп

I иц

Ъ

т

4 Т Г I

А

— 7

а) б)

Г-/с. 8. Какитаздоичьт разрядник, а- продольный разрез конструкции разрядника, б

- внешний вид излучающего электрода с прорезями, 1 - окна для фоторегистрации; 2

- внешний электрод; 3 - электролит; 4 - диэлектрическое покрытие Вручающего электрода (лавсан); 5 - диэлектрическая жидкость (пода, масло, ПВХУУ, 6 - излучающий электрод; 7 - сквозные концентрические прорези или отверстия в диэлектрике 4; сММОО мкм, мм.

Рис. 9. Кадры развития пробоя в трансформаторном масле при помощи Кавитанион-ных пузырьков при напряжении на электродах 8 (рис. 8а) №8 кВ.

Конструкция цилиндрического генератора имеет ряд особенностей, отличных от известных исполнений устройств на основе многоочагового разряда. Во-первых, конструктивно выполнено разделение рабочего объёма, в который помещается диэлектрическая жидкость, от водного раствора электролита. При этом излучающий электрод выполняет двойную функцию: с одной стороны на его поверхности формируется система плазменных очагов, излучающих волны давления, с другой стороны, он предотвращает перемешивание диэлектрической к проводящей жидкостей. Во-вторых, многоочаговый разряд был реализован не только на поверхности круглых металлических концентраторах тока, но и в концентрических прорезях. Изготовление последних является менее трудоёмким процессом н позволяет упростить технологию изготовления цилиндрического генератора.

Эксплуатация генератора волн давления произвюдилась при отрицательной полярности излучающего электрода, при отсутствии режима автоколебаний тока, при концентрациях выше кмаа=1 Щы. то есть ПРИ наилучших условиях генерации волн, обнаруженных в ходе выполнения диссертационной работы.

В конструкции устройства для дробления твёрдых тел многоочаговый разряд зажигался я водном растворе ЫаС1 между частицами медно-никелевой руды.

Последние помещались в объём разрядного промежутка между коаксиально расположенными высоковольтными электродами. Максимальный размер частиц 1 ~2 мм. Начальное напряжение конденсатора U=6kB. Дробление осуществлялось процессами, сопутствующими формированию многоочагового разряда в жидкой среде: ударными волнами, а так же кумулятивными струями, образующимися при коллапсе пузырьков вблизи твёрдой поверхности.

После 2600 разрядов конденсатора происходило дробление руды до минимального регистрируемого размера 10 мкм. Обнаружено, что несмотря на взаимодействие частиц с плазмой электрического разряда, не происходит изменение химического состава руды в процессе её дробления.

Заключение

1. На основании детального экспериментального исследования получены формулы для расчёта времени задержки формирования разряда на концентраторе тока в водном электролите, которые использовались при проектировании устройств на основе многоочаговьнс разрядов;

2. Выполнено моделирование развития многоочагового разряда на двух концентраторах тока. Экспериментально и теоретически показано, что многоочаговый разряд существует вследствие электротеплового механизма формирования плазменных очагов на концентраторах тока;

3. Обнаружено влияние на параметры многоочагового разряда режима кипения воды, образования автоколебаний тока и парогазового пузырька, формы плазменного образования и электролитического выделения газов на металлическом концентраторе тока, которые необходимо учитывать при оптимизации и проектировании высоковольтных устройств;

4. Разработаны, изготовлены и испытаны макетные образцы кавитационного разрядника и устройства для дезинтеграции твёрдых тел, в которых реализованы новые подходы к решению проблем коммутации высокого напряжения и повышения эффективности дезинтеграции минералов.

Основные публикации по теме диссертации

1. Дрожжин, А.П. Генерация и фокусировка ударно-акустических волн в жидкости многоочаговым электрическим разрядом / B.C. Тесленко, А.П. Дрожжин, А.И. Жуков, В.В. Митрофанов //Журнал Технической Физики. - 1999. -№4(69).-С. 138-140.

2. Дрожжин, А.П. Генерация автоколебательных процессов при диафрагмен-ном разряде в электролите / B.C. Тесленко, А.П. Дрожжин, A.M. Карташов // Письма в Журнал Технической Физики. - 2001. -№ 20(27). - С. 83-85.

3. Дрожжин, А.П. Инициирование пробоя в жидкости с помощью кавитацион-ных пузырьков / А.П. Дрожжин, С.М. Коробейников, B.C. Тесленко // Научный вестник НГТУ, Новосибирск, 2003. - №2(15). - С. 101-112.

4. Дрожжин, А.П. Многоочаговый диафрагменный электроразрядный генератор ударных волн в жидкости / Г.Н. Санкин, А.П. Дрожжин, К.А. Ломано-вич, B.C. Тесленко // Приборы и техника эксперимента. - 2004. - №4. -С.114-118.

5. Дрожжин, А.П. Автоцикличный кольцевой пробой в электролите с вынужденным коллапсом пузырьков / B.C. Тесленко, А.П. Дрожжин, Г.Н. Санкин // Письма в Журнал Технической Физики. - 2006. - № 4(32). - С. 24-31.

6. Drozhzhin, А.Р. New Approaches to Generation and Spherical Focusing of Shock Waves in Liquid by Multispark Discharge Generator / V.S. Teslenko, A.P. Drozhzhin, G.N. Sankin, V.V. Mitrofanov // Proceedings of International Conference on Multiphase Systems, 15-17 June 2000, Ufa, Bashkortostan, Russia. -P. 316-320. [Новые приложения многоочаговых разрядных генераторов для генерации и сферической фокусировки ударных волн в жидкости]

7. Drozhzhin, А.Р. Multi-spark shock-acoustic wave generators / A.P. Drozhzhin, V.S. Teslenko // Proceedings of the 16th Int. Symposium on Nonlinear Acoustics (ISNA-16), 19-23 August 2002, Moscow, Russia, V. 2. - P. 1139-1142. [Многоочаговый генератор ударно-акустических волн]

8. Drozhzhin, А.Р. Self-synchronization and autooscillations in discharge phenomena / A.P. Drozhzhin, V.S. Teslenko // Proceedings of Int. Conference on Dielectric Liquid, 7-12 July, Graz, Austria, 2002. - P. 135138. [Самосинхронизация и автоколебания в разрядных явлениях]

9. Drozhzhin, А.Р. Small-size shock-acoustic generators for physical, biological, medical and chemical researchers / V.S. Teslenko, A.P. Drozhzhin, G.N. Sankin, V.A. Meier, and R.N. Medvedev // Proceedings of Pulsed Power Symposium 2002, 22-24 October, Saint-Louis, France, 2002. - P. 41/1-41/6. [Малогабаритные ударно-акустические генераторы для научных исследований в области физики, биологии, медицины и химии]

10.Drozhzhin, А.Р. Experimental studies of breakdown initiation in dielectric liquids with the help of cavitational bubbles / A.P. Drozhzhin, S.M. Korobeynikov, V.S. Teslenko // Proc. of the 4th Conference of French Electrostatic Society, September 2-3, 2004, Poitiers, France. - P. 211-214. [Экспериментальное изучение инициирования пробоя в диэлектрических жидкостях при помощи кавитацион-ных пузырьков]

11.Дрожжин, А.П. Формирование многоочагового разряда в воде / А.П. Дрожжин, Д.И. Карпов, B.C. Тесленко // «Современные проблемы электрофизики и электрогидродинамики жидкостей»: сборник докладов 8-ой Международной научной конференции, Санкт-Петербург, 2006. - С. 164-167.

Подписано в печать 9 февраля 2007 г. Заказ № 202

Формат бумаги 60x84 1/16 Объём 1 п.л.

Тираж 75 экз._Бесплатно

Ротапринт Института гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН 630090 Новосибирск, просп. ак. Лаврентьева, 15

Введение

Глава 1. Кинетика электроразрядных процессов

1.1. Экспериментальная установка и методы исследования

1.2. Экспериментальные результаты

1.2.1. Время задержки развития разряда на одном электроде.

1.2.2. Время задержки развития разряда в отверстии диафрагмы

1.3. Анализ результатов экспериментов

1.3.1. Электроразрядные процессы на концентраторах тока

1.3.2. Анализ концентрационной зависимости времени задержки

1.3.3. Зависимость времени задержки от полярности

1.4. Моделирование электродной системы электрической схемой . . 49 Выводы по главе

Глава 2. Развитие разрядов на двух электродах

2.1. Постановка эксперимента.

2.2. Экспериментальные результаты

2.3. Анализ механизма параллельного развития каналов разряда на двух концентраторах тока

2.3.1. Пузырьковая стадия

2.3.2. Стадия распространения пузырька

2.4. Область существования многоочагового разряда

2.5. Зависимость формы разряда от проводимости жидкости . . 92 Выводы по главе

Актуальность работы

В настоящее время в технике широко используются физические процессы, протекающие при высоковольтном электрическом разряде в диэлектрической жидкости в разрядном промежутке, состоящем из двух металлических электродов. Накоплен богатый экспериментальный материал и разработаны такие высоковольтные технологии, как, например, генерация ударных волн в жидкости [1], получение новых материалов [2], дробление горной породы [3]. Экспериментальное моделирование разрядов в электродных системах вида «острие-плоскость», «острие-острие» или «полусфера-полусфера» нацелены в основном на изучение изоляционных свойств жидкостей с применением различных методов исследования [4-6].

Увеличение проводимости жидкости позволяет расширить область применения высоковольтного разряда и улучшить уже известные технологии. Это выражается в том, что с увеличением проводимости воды появляется возможность формировать множество параллельно развивающихся каналов разряда. Такой процесс развития каналов называется многоочаговым электрическим разрядом, который до сих пор является наименее изученным явлением в физике высоковольтного электрического разряда в воде [7].

Вплоть до настоящего времени не проводились детальные исследования механизма одновременного развития параллельных каналов электрического разряда. Однако понимание механизма развития параллельных каналов потребуется для усовершенствования управления параметрами многоочагового разряда, что необходимо для его практических приложений. Отметим, что применение многоочагового разряда, в основном, ограничилось акустическими генераторами волн давления в жидкости.

Главное преимущество многоочагового разряда заключается в возможности дискретного распределения энергии разряда по поверхности электрода или в объёме разрядного промежутка по требуемому закону. Это свойство разряда позволяет, с одной стороны, снизить интенсивность разрушения металлических и диэлектрических поверхностей электродной системы и увеличить срок её работы, а с другой стороны, обрабатывать плазмой разряда сразу большой объём вещества, что увеличивает производительность технических устройств. Это свойство разряда открывает новые возможности для создания устройств, выполненных на основе многоочагового разряда.

Таким образом, исследование механизмов одновременного развития каналов высоковольтного многоочагового разряда в жидкости является актуальной задачей, позволяющей получить новое научное знание, научиться лучше управлять параметрами разряда в воде и расширить область использования данного явления.

Анализ литературных данных

Одно из самых ранних описаний установки, в которой реализуется многоочаговый разряд (MP) в воде, можно найти в работах [1,8]. Многоочаговый электрод (МЭ) состоял либо из металлических стержней, подключённых к одному полюсу конденсаторной батареи, либо из металлической пластины, покрытой слоем твёрдого диэлектрика, в котором были выполнены сквозные отверстия1. Электрод противоположной полярности, а так же МЭ погружались в сосуд, заполненный морской водой. При протекании электрического тока через МЭ на нём развивалась система каналов, формирование которых начиналось на каждом концентраторе тока.

Эта характерная особенность MP нашла своё применение в электрогидроимпульсных преобразователях энергии (ЭГИПЭ), преобразующих электрическую энергию в энергию акустических и ударных волн, так как формирование каждого разряда сопровождается излучением волн сжатия и разрежения в воде [9]. Авторы работ [1,8] также описали возможность использования МЭ сферической формы для генерации сходящихся и расходящихся сферических волн давления.

В работе [9] были систематизированы условия работы MP, обеспечивающие работоспособность ЭГИПЭ, а также отличительные признаки физических процессов, происходящих в них и открывающих новые возможности преобразователей:

1) Условие, заключающееся в обеспечении взрывного вскипания жидкости на концентраторах тока ЭГИПЭ при пиковом значении разрядного тока;

2) Условие одновременности взрывного вскипания жидкости и пробоя парогазовых полостей на всех концентраторах тока преобразователя.

1 Ниже, для краткости, будем называть металлические стержни и отверстия МЭ концентраторами тока (КТ), так как в этих элементах МЭ происходит увеличение плотности тока и концентрация выделяющейся энергии тока, что приводит к вскипанию жидкости и образованию газовой фазы, определяющей электротепловой механизм пробоя воды

Выполняется путём применения сильнопроводящих жидкостей вплоть до жидких металлов и формирования электрического поля равной напряжённости у всех концентраторов тока;

3) Дробление энергии разряда между всеми концентраторами тока, способствующее увеличению ресурса электродной системы;

4) Формирование направленного гидроакустического излучения с необходимой геометрией волнового фронта, с выигрышем интенсивности относительно традиционных преобразователей.

Возможности MP также продемонстрировал автор патента [10], который использовал в качестве концентратора тока завесу из пузырьков воздуха, сформированную в водном электролите между двумя плоскими электродами. При этом разряды зажигались между пузырьками в объёме жидкости, а не на поверхности металлических электродов.

Авторы работы [11] предложили конструкцию разрядного промежутка, в которой MP зажигался на поверхности МЭ внешней по отношению к межэлектродному пространству. Разрядный ток протекал как по поверхности, так и сквозь отверстия диэлектрика, покрывающего МЭ. Отношение площади поперечного сечения отверстия к площади металлического концентратора тока равнялось 5. Благодаря этому параметру скользящий разряд формировался только на концентраторе тока, и ток протекал вдоль поверхности диэлектрика по направлению к отверстию.

Использование высоких напряжений при изучении MP обуславливалось тем, что с увеличением скорости ввода электрической энергии в разрядный промежуток увеличивается и доля энергии конденсатора, преобразуемая в гидродинамическую энергию [12].

Следует отметить, что при исследованиях разряда при высоких напряжениях обычно считалось, что разряды на всех концентраторах тока зажигаются одновременно. Такой подход позволил получить обобщённые временные зависимости тока и напряжения для критериев приближённого подобия электрофизических и кинематических характеристик электрического разряда в сильных электролитах [13]. Кроме того, в работах по изучению MP пренебрегали энергией, выделяющейся на отдельном концентраторе тока за время задержки развития разряда (tj).

Однако условие одновременности вскипания жидкости и пробоя парогазовых пузырьков на всех концентраторах тока может не выполниться при использовании менее высоких значений напряжения. В этом случае необходимо проводить электрофизические исследования процессов, происходящих на стадии формирования разряда.

Следует также отметить, что исследование многоочагового разряда проводилось в основном в режиме однополярного импульса. В колебательном режиме значительная часть энергии уходит на нагрев жидкости. При апериодическом разряде конденсатора, доля энергии, преобразуемая в энергию акустической волны, возрастает, достигая максимального значения в случае равенства активного сопротивления канала разряда R удвоенному значению волнового сопротивления контура R = 2(L/С)05 [14]. Иначе говоря, максимальный электрогидродинамический коэффициент полезного действия устройств, выполненных на основе MP, наблюдается при критическом режиме разряда конденсатора.

В связи с вышесказанным, представляется целесообразным дать обзор немногочисленных работ, посвящённых исследованию электрического разряда, развивающегося на одном металлическом электроде в водном электролите. При этом основное внимание будет уделено результатам исследований начальной стадии формирования разряда.

Автор экспериментальной работы [15] исследовал процесс развития разряда в широком диапазоне электропроводности водного раствора поваренной соли (NaCl) в системе «острие-плоскость», главным образом при отрицательной полярности острия. Было показано, что скорость роста кисти разряда с анода на порядок больше той же скорости, полученной для отрицательной полярности острия. Эксперименты с подогревом электрода, с которого начинает развиваться разряд, показали, что при увеличении температуры металлической проволочки разряд протекает так же, как и при исходной температуре, но при увеличенной удельной проводимости жидкости.

Внешний вид кисти разряда определяется проводимостью (а) электролита. Так при а «10'1 Ом"1 •м" наблюдаются «самосветящиеся тонкие нити в толще больших пузыристых ветвей», а при а «1 Om''-м"1 «статические фотографии показывают, что свечение с отрицательного острия имеет инееобразный вид. Можно подозревать, что вокруг острия во все стороны почти в виде полусферы распространяется светящаяся, более проводящая, по сравнению с окружающим электролитом, среда» [15].

Авторы работы [16] полагают, что в «образовании газового пузыря при малых концентрациях (а < 10"1 Ом'^м"1) главную роль играют процессы электролитического газовыделения, пропорциональные токам (незначительным) проводимости электролита, а при средних и сильных концентрациях - процессы парообразования (тепловые), пропорциональные квадратам токов (больших)».

Авторы статьи [17] представили экспериментальные и теоретические результаты исследований начальной стадии формирования электрического пробоя в проводящей жидкости. В экспериментальной части работы было показано, что длительность долидерной стадии разряда на металлическом аноде уменьшается с ростом начального напряжения заряда конденсатора и слабо зависит от электропроводности жидкости. Были обнаружены две качественные закономерности предпробойной стадии разряда: «1) в долидерной стадии разряда при наличии медленно падающего напряжения в ряде случаев наблюдается небольшое увеличение тока и практически никогда не наблюдается его спад; 2) начальное число и ветвистость лидерных каналов возрастают с ростом электропроводности жидкости».

Авторы полагают, что эти закономерности легко можно объяснить при помощи электротепловой неустойчивости, которая развивается под действием электрического поля в течении начальной стадии разряда в жидкости, являющейся проводящей средой. «Нетрудно показать, что в случае растущей температурной зависимости электропроводности перегревная неустойчивость приводит к образованию вытянутых вдоль поля нитевидных областей с повышенной проводимостью и плотностью тока. При этом полный ток возрастает, но эффект этот в случае сильно неоднородного поля выражен слабо - неустойчивость локализуется в области с максимальной напряжённостью поля, то есть вблизи стержня».

В результате авторы сформулировали гипотезу о механизме формирования разряда в жидкости, в основе которой лежит представление о развитии в ней перегревной неустойчивости. Хорошее совпадение теоретических расчётов с экспериментальными данными получилось для ср=10'1 Om''-м"1 и ст=10"2 Om''-м'1.

Л ||

Однако для ст=10" Ом" -м" наблюдается расхождение более чем на порядок величины, что не позволило авторам работы применить теоретическое описание для более широкого диапазона проводимостей электролита.

Позже теми же авторами были выполнены теоретические оценки критического размера пузырька газа, формирующегося в проводящей жидкости вблизи поверхности электрода, и напряжения, при котором обеспечивается самостоятельность разряда в парогазовой каверне [18]. Расчёт был выполнен для сферического приближения электродной системы с использованием закона Пашена для паров воды при постоянном атмосферном давлении. Максимальное расхождение расчётных значений потенциала зажигания разряда в пузырьке с экспериментальными значениями, полученными в работе [17], составило 19%, что рассматривается как «серьёзный довод в пользу тех представлений, в которых зажигание разряда в жидкости связывают с предварительным газообразованием».

По данным работы [18] нами был построен график закона Пашена для паров воды. График (рис. В.1.) построен по средним значениям напряжения и параметра pd. Разброс данных по напряжению составлял ±10% на правой ветви кривой, и до 50% на левой ветви кривой Пашена. Здесь же приведен график кривой Пашена для воздуха, рассчитанный по известному выражению: и=

Bpd

C + ln(pd)

1.1)

В отличие от закона Пашена для воздуха пробой паров воды происходит при более высоких напряжениях и минимум кривой Пашена сдвинут в сторону более высоких значений произведения pd.

1000900800700600

CQ

50040030020010000123456789 10 pd, мм рт. ст. м Рис. В.1. Закон Пашена для паров воды и воздуха.

В работе [19] была сформулирована качественная модель, в основе которой лежит сходство механизмов разрыва конденсированной среды и твёрдого тела при достаточно большой скорости нагружения жидкости. В рамках электромеханической модели были определены «основные характеристики пробоя жидкости в терминах макроскопических параметров диэлектрика и нагружающего электрического поля». Согласно предложенной модели, пузырьки газа, сформированные импульсным электрическим полем и рассматриваемые как микродефекты, приводят к «образованию и скоплению элементов процесса разрушения». Далее была произведена оценка инкремента неустойчивости Релея, которая возникает вследствие возбуждённого состояния микродефектов (пузырьков), обусловленного действием электрострикционного давления. Постоянная времени развития электромеханических неустойчивостей соизмерялась с длительностью долидерной стадии разряда. Всё вышесказанное относится к случаю электропроводностей жидкости а < 10'1 Ом^-м'1. В случае более высоких проводимостей жидкости, в модели учитывалось представление о развитие перегревной неустойчивости и производилась оценка инкремента её нарастания. В результате была получена формула, учитывающая оба механизма образования свободной поверхности, а постоянная времени развития газовой фазы отождествлялась со временем зажигания разряда в жидкости. Было получено удовлетворительное совпадение теоретических расчётов с экспериментальными результатами в диапазоне проводимости электролита от 10"3 до 10'1 Om'V.

Феномен MP в электролите заключается в возможности параллельного развития множества каналов разряда на всех концентраторах тока МЭ. Автором диссертации найдена только одна работа [11], в которой была предпринята попытка объяснения динамики взаимодействия между всеми разрядами, развивающимися на поверхности МЭ. Предложенная качественная модель учитывала реально существующий разброс размеров металлических концентраторов тока. Для упрощения качественного описания концентраторы тока заменялись полусферами с различными радиусами, распределёнными дискретно в некотором интервале размеров. При подаче напряжения U напряжённость поля у поверхности каждого концентратора тока «с радиусом Rn будет пропорциональна отношению U/Rn, плотность тока - U(j/Rn, а удельная

14 л объёмная мощность тепловыделения Рп=и ст/Rn ». При достижении определённого перегрева происходит взрывообразное вскипание жидкости над поверхностью концентратора тока с образованием паро-капельной прослойки и разрывом контакта электролит-металл. Одновременно в жидкость излучается волна сжатия, а в цепи концентратор тока - электролит «наступает пауза тока. Последующий рост напряжения вызывает искровой пробой через парокапельную прослойку. Первоначально эти процессы протекают около концентраторов тока с минимальным радиусом Rj, поскольку удельное тепловыделение здесь максимально. Далее с разбросом по времени аналогичные последовательности процессов происходят вокруг других концентраторов тока с радиусами Rn > Rj». В течение первой четверти колебаний общего тока MP были обнаружены высокочастотные пульсации, которые, по мнению авторов работы, являются результатом пауз местного тока и электрических пробоев паро-капельных прослоек. Высказано предположение о том, что ударные волны, распространяющиеся от местного разряда, могут вызывать разрушение паро-капельных прослоек на соседних концентраторах тока. В результате может восстанавливаться электрический контакт между жидкостью и поверхностью металлического концентратора и последовательность процессов повторяется. Авторы полагают, что «режимы пауз тока . имеют определяющее значение в обеспечении саморегулируемого зажигания плазменного разряда на всей открытой поверхности» МЭ.

На основании представленного обзора можно сделать следующие выводы:

1. Экспериментально не исследовано, каким образом развивается система каналов MP, и каким образом они влияют друг на друга;

2. Модель развития многоочагового разряда является неполной и для её создания необходимо проведение дополнительных исследований;

3. Преимущества многоочагового разряда в жидкости требуют поиска возможности его использования в новых технических приложениях.

Постановка задачи исследования

Как было отмечено выше, основным применением многоочагового разряда являются генераторы акустических волн в жидкости [9,11]. Преимуществом многоочагового генератора является возможность получать волны большей интенсивности по сравнению с традиционными излучателями, а так же создавать излучающие поверхности практически любой формы, с требуемыми пространственно-временными параметрами акустических волн. Для экспериментальных исследований в области сонолюминесценции и кавитации необходимо создать цилиндрический акустический излучатель. Такой генератор позволяет фокусировать энергию волны вдоль оси симметрии устройства, тем самым, увеличивая область обработки вещества. Цилиндрический излучатель может быть выполнен, например, в виде электромагнитного генератора [20]. Однако увеличение излучающей поверхности электромагнитного генератора приводит к увеличению индуктивности разрядной цепи, а, следовательно, и к увеличению длительности акустического импульса. Во многих случаях применения MP нежелательно использование импульсов длительностью более 1 мкс. Чем короче импульс давления, тем меньше размер фокальной области концентрации акустической энергии и выше её плотность. В работе [11] предполагается, что возможность уменьшения длительности акустического импульса в случае MP происходит за счёт уменьшения активного сопротивления системы каналов многоочагового разряда, при увеличении числа концентраторов тока. Возможность концентрировать энергию в жидкости наилучшим способом является ещё одним преимуществом многоочаговых генераторов по сравнению с другими устройствами генерации и фокусировки волн давления [9].

Электрическая прочность жидких диэлектриков снижается при наличии в них газовых пузырьков. Под воздействием сильного электрического поля они деформируются и вытягиваются вдоль силовых линий, делятся и слипаются друг с другом. В итоге либо образуется «цепочка» пузырьков, соединяющая два противоположных электрода, по которой впоследствии развивается пробой [21], либо отдельный пузырёк является «слабым» местом на поверхности электрода, с которого начинает развиваться стример [22]. В первом случае развитие пробоя вдоль «цепочки» пузырьков является неуправляемым и нежелательным явлением, с которым, в частности, борются путём дегазирования диэлектрической жидкости. В работе [22] парогазовый пузырёк искусственно формировался в дистиллированной воде на поверхности металлической проволочки, одновременно являющейся электродом разрядного промежутка. Такое инициирование разряда можно назвать управляемым.

Автором диссертации не обнаружены работы, посвященные исследованию инициирования разряда пузырьками, образованными вследствие кавитационного разрыва жидкого диэлектрика, а не вследствие нагрева, разложения жидкости или адсорбцией растворённого газа на твёрдых частичках. Создать «цепочку» кавитационных пузырьков можно при фокусировке цилиндрической волны разрежения в область разрядного промежутка, а выше описанные преимущества многоочагового разряда делают его перспективным при изготовлении цилиндрического генератора фокусируемых волн давления.

В последние десятилетия стало прогрессирующим ухудшение качества добываемых руд черных и цветных металлов, горно-химического сырья, что привело к снижению объемов добычи полезных ископаемых, к вовлечению в добычу и переработку труднообогатимого сырья, к росту стоимости обогащения полезных ископаемых. Увеличивается так же энергопотребление процессов переработки руд [23].

Отличительная черта большинства перспективных месторождений полиметаллических руд - это тонкозернистая структура и сложная текстура, субмикроскопические формы взаимосвязи слагающих их минералов, что не позволяет достаточно эффективно раскрыть их методами дробления и истирания из состояния срастания. Степень извлечения ценных компонентов при обогащении таких руд не превышает 50%.

В связи с этим становится необходимой разработка научных основ новых технологий подготовки руды и переработки труднообогатимого минерального сырья с более полным раскрытием сложных минеральных комплексов при помощи высокоэнергетических воздействий. Использование в качестве такого воздействия энергии многоочагового разряда в двухфазной среде «жидкость-частички руды», представляется одним из перспективных, так как позволяет произвести объёмное распределение энергии в среде и подвергнуть обработке сразу большое количество руды.

Цели исследования

1. Экспериментально исследовать начальную стадию формирования разряда, режимы и области параметров его реализации на одном концентраторе тока;

2. Выполнить экспериментальное моделирование и теоретический анализ механизма развития многоочагового разряда на двух концентраторах тока;

3. Разработать, изготовить и испытать высоковольтные импульсные устройства для генерации цилиндрических фокусируемых волн давления в диэлектрической жидкости, инициирования пробоя жидких диэлектриков при помощи кавитационных пузырьков и дробления твёрдых тел.

Объект и предмет исследования

Объект исследования: многоочаговый электрический разряд в водном растворе электролита.

Предмет исследования: а) механизм развития многоочагового разряда на металлических концентраторах тока и в отверстиях диафрагмы; б) новые технические приложения многоочагового разряда.

Научная новизна работы и положения, выносимые на защиту

Впервые экспериментально обнаружено следующее:

1. Время задержки развития разряда на аноде совпадает в пределах погрешности эксперимента со временем задержки развития диафрагменного разряда;

2. При увеличении проводимости электролита время задержки разряда на аноде увеличивается, а на катоде - уменьшается;

3. Нижний предел существования многоочагового разряда, определяется как верхняя граница области возбуждения автоколебаний тока, и пульсаций пузырька на концентраторах тока;

4. Возможно инициирование пробоя в перфторхлоруглеводородной жидкости в электродной системе «острие-острие» с помощью кавитационных пузырьков при напряжении в пять раз меньшем по сравнению с инициированием пробоя в отсутствие кавитационных пузырьков;

5. Время задержки развития разряда является случайной величиной, статистический разброс которой определяется двумя возможными режимами вскипания жидкости на поверхности концентратора тока: а) ударным кипением и б) кипением на готовых центрах парообразования. В режиме ударного кипения жидкости среднеквадратическое отклонение времени задержки разряда имеет наименьшую величину;

6. Энергия, выделяющаяся на концентраторе тока за время задержки зажигания разряда при гомогенном кипении жидкости, слабо зависит от начального напряжения, проводимости жидкости и временных параметров разряда при неизменных геометрических характеристиках разрядного промежутка;

7. Диспергирование частичек медно-никелевой руды при помощи многоочагового разряда происходит без изменения химического состава руды.

Апробация работы

Результаты научных исследований были представлены на обсуждение на научных сессиях "Дни науки НГТУ" (Новосибирск, 2004, 2005 гг.), на 7-ой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов (Москва, МЭИ, 2001 г.), на 10-ой и 11-ой международной научной школе-семинаре "Физика импульсных разрядов в конденсированных средах"

Николаев, Украина, 2001 г.), на Европейском симпозиуме по мощной импульсной технике (Сен-Луи, Франция, 2002 г.), на 14-ой международной конференции по диэлектрическим жидкостям (Грац, Австрия, 2002 г.), на 8-ой международной научной конференции "Современные проблемы электрофизики и электрогидродинамики жидкостей" (Санкт-Петербург, Россия, 2006 г.), на 5-ой международной конференции "Лаврентьевские чтения по математике, механике и физике" (Новосибирск, 2000 г.), на 7-ой международной конференции "Забабахинские научные чтения" (Снежинск, 2003 г.), на 10-ой и 11-ой сессиях Российского акустического общества (Москва, 2000, 2001 гг.), на 16-ом международном симпозиуме по нелинейной акустике (Москва, 2002 г.).

В 2001 г. на 11-ой сессии Российского акустического общества А.П.Дрожжину был выдан диплом за лучший доклад молодого специалиста.

Финансовая поддержка

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (гранты № 96-02-19329, 00-02-17992, 01-02-06443-мас, 02-02-06836-мас, 03-02-06210-мас, 03-02-16214, 03-02-17682, 05-08-18145, 06-02-17453), Министерства образования (грант №Е02-3.2-163), Международной организации Интас (INTAS, грант № YSF 01/02-42), Американского акустического общества (CRDF, грант № RX0-1210(1)-ХХ-01).

Внедрение результатов работы

На основе многоочагового разряда были разработаны, изготовлены и испытаны генераторы цилиндрических фокусируемых волн давления в жидкости. Данные устройства использовались в Лаборатории динамики гетерогенных систем института гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН при исследовании процессов развития кавитации и сонолюминесценции в воде при фокусировке ударных волн, как в объёме жидкости, так и вблизи свободной поверхности.

В результате применения многоочаговых генераторов были получены новые научные результаты, которые были представлены на международных научных конференциях.

Публикации

Всего опубликовано 27 печатных работ, в том числе 11 по теме диссертации, из них: 5 научных статей в ведущих изданиях входящих в перечень, рекомендуемый ВАК РФ, 6 докладов в трудах всероссийских и зарубежных научных конференций.

Объём и структура работы

Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения, списка литературы и приложений. Диссертация изложена на 125 страницах основного текста, включая 57 рисунков, 7 таблиц и список литературы из 81 источника.

Выводы по главе 3

1. На основе многоочагового разряда в жидкости разработан генератор цилиндрических волн давления, способный создавать протяжённую кавитационную область в жидкости;

2. Конструкция генератора позволяет фокусировать волны в любой жидкости (диэлектрической и проводящей) без использования дополнительных мембран, разделяющих электролит и рабочую среду;

3. Измерены амплитудно-временные параметры цилиндрического генератора и исследована форма, плотность и динамика движения кавитационных пузырьков;

4. Обнаружено, что после разряда на концентраторе тока происходит формирование цепочки пузырьков газа, время существования которой снижает частотные характеристики устройств, выполненных на основе многоочагового разряда;

5. Показано, что при инициировании пробоя в системе «острие-острие» в трансформаторном масле и ПВХУ при фокусировке цилиндрических волн в разрядном промежутке, генерируемых многоочаговым генератором, вероятность пробоя трансформаторного масла превышает вероятность пробоя ПВХУ на порядок величины.

6. Показана возможность диспергирования частичек медно-никелевой руды двумя методами: а) При помощи цилиндрических волн давления, генерируемых многоочаговым излучателем и фокусируемых на поверхности руды; б) Непосредственным воздействием системой разветвлённых каналов многоочагового разряда на двухфазную среду «жидкость-руда». При воздействии плазмы разряда на двухфазную среду, дезинтеграция происходит без изменения химического состава руды.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе проделанной работы было обнаружено, что параллельное развитие каналов многоочагового разряда является независимым событием. Формирование системы плазменных каналов на поверхности многоочагового электрода определяется индивидуальными для каждого концентратора тока, динамически изменяющимися физическими параметрами: удельной мощностью выделения энергии, ёмкостью концентратора тока, режимом кипения жидкости, электролитическим выделением газа.

Параллельное развитие многоочагового разряда состоит из двух стадий: а) развитие парогазовых пузырьков с самостоятельными электрическими разрядами в них. В этом случае определяющим параметром является удельная мощность разряда, выделяющаяся на поверхности пузырька. Развитие происходит как в режиме ударного кипения, так и при кипении на готовых центрах парообразования; б) параллельное развития отдельных каналов, развивающихся с поверхности пузырьков. Определяющими параметрами в данном случае является ёмкость и сопротивление каждого концентратора тока, имеющего свою систему каналов, которая зависит от их длин.

Экспериментально показано, что энергия, выделяющаяся за время задержки формирования разряда, слабо зависит от напряжения, проводимости воды и значения времени задержки и определяется только геометрией разрядного промежутка.

Нижняя граница области существования многоочагового разряда определяется началом формирования автоколебаний тока и пузырька, в результате возникновения которых на концентраторах тока прекращается первая стадия инициирования многоочагового разряда: параллельное развитие парогазовых пузырьков.

Показано, что многоочаговый разряд может быть использован не только для генерации волн давления в жидкости, но и для управляемого инициирования пробоя жидкого диэлектрика при помощии пузырьков, дезинтеграции твёрдых тел. Последняя осуществляется либо вторичным процессом (кавитацией), возникающим при фокусировке цилиндрической волны, генерируемой многоочаговым разрядом, либо непосредственным воздействием системой плазменных очагов, прорастающих в двухфазной среде «жидкость-руда». При этом не происходит изменения химического состава руды.

1. Вовк И.Т., Друмирецкий В.Б., Кривицкий Е.В., Овчинникова Л.Е. Управление электрогидроимпульсными процессами. Киев: Наукова думка, 1984.- 186 с.

2. Богуславский Л.З., Гук И.П., Кускова Н.И., Хайнацкий С.А., Щербак А.Н. Электровзрывной метод получения фуллеренов // Электронная обработка материалов. 2002. - № 4. - С.30-34.

3. Семкин Б.В., Усов А.Ф., Курец В.И. Основы электроимпульсного разрушения материалов. СПб.: Наука, 1993. - 276 с.

4. Овчинников И.Т., Яншин К.В., Яншин Э.В. Исследование распределения предпробивных электрических полей в воде с помощью эффекта Керра // Журнал Технической Физики. 1974. - Т.44. - Вып.2. - С. 452-454.

5. Овчинников И.Т., Яншин К.В., Яншин Э.В. Экспериментальные исследования импульсных электрических полей в воде вблизи острийного электрода с помощью эффекта Керра // Журнал Технической Физики. 1978. - Т.748. - Вып.12. - С. 2595-2698.

6. Ушаков В.Я., Климкин В.Ф., Коробейников С.М., Лопатин В.В. Пробой жидкостей при импульсном напряжении. Томск: Изд-во НТЛ, 2005. - 488 с.

7. Фрюнгель Ф. Импульсная техника. Генерирование и применение разрядов конденсаторов. М.: Энергия, 1965. - 230 с.

8. F. Frungel. High speed pulse technology. 1965. - V.l, PP. 486-498.

9. Теляшов Л.Л. Особенности развития «беспробойного» разряда в жидкости // Электронная обработка материалов. 1989. - № 2. - С. 38-41.

10. Пат. 3 458 858 США. МКИ G 01 V. Акустический генератор, использующий искровой разряд. Хьюберт Э. Райт // ВПТБ, 1969.

11. П.Тесленко B.C., Жуков А.И., Митрофанов В.В. Многоочаговый электроискровой разряд в жидкости // Письма в ЖТФ. 1995. - Т. 21. - Вып. 18.-С. 20-26.

12. Воротникова М.И. Влияние скорости тепловыделения при электровзрыве в воде на распределение энергии взрыва // Прикладная механика и техническая физика. 1962. - №2. - С. 110-112.

13. Шамко В.В., Кривицкий Е.В., Кучеренко В.В. Приближённое подобие электрофизических и кинематических процессов при импульсном коронном разряде в сильных электролитах // Журнал технической физики. 1999. - Т. 69.-Вып. 5.-С. 30-34.

14. Наугольных К.А., Рой Н.А. Электрические разряды в воде. М.: Наука, 1971.- 155 с.

15. Стояк М.Ю. Экспериментальное исследование процесса развития электрического разряда в электролитах // Электронная обработка материалов. 1966. - № 4 (10). - С. 6-13.

16. Мельников Н.П., Остроумов Г. А., Стояк М.Ю. Формирование электрического пробоя в водных растворах хлористого натрия // Журнал технической физики. 1964. - Т. 34. - Вып. 5. - С. 949-951.

17. Жекул В.Г., Раковский Г.Б. К теории формирования электрического разряда в проводящей жидкости // Журнал технической физики. 1983. - Т. 53. -Вып. 1.-С. 8-13.

18. Раковский Г.Б., Хайнацкий С.А., Жекул В.Г. К расчёту напряжения зажигания разряда в проводящей жидкости // Журнал технической физики. -1984. Т. 54. - Вып. 2. - С. 368-370.

19. Кривицкий Е.В. К вопросу нарушения фазовой однородности в жидких диэлектриках под действием импульсного напряжения // Журнал технической физики. 1991.-Т. 61.-Вып. 1,-С. 9-13.

20. Пат. SU 1761124 А1 // Андриянов Ю.В., Андриянов О.Н. и Герасимов JI.H. Устройство для разрушения конкрементов в теле биообъекта, 1985.

21. Техника высоких напряжений: теоретические и практические основы применения. Под. ред. В.П. Ларионова. М.: Энергоатомиздат, 1989. - 555 с.

22. Коробейников С.М., Мелехов А.В., Бесов А.С. Зажигание разряда в воде с помощью пузырьков // Теплофизика высоких температур. 2002. - № 5. - С.706.713.

23. Кондратьев С.А., Ростовцев В.И. Современные проблемы комплексной переработки природного и техногенного минерального сырья. Хроника // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2005. -№5.

24. Тесленко B.C., Дрожжин А.П., Жуков А.И., Митрофанов В.В. Генерация и фокусировка ударно-акустических волн в жидкости многоочаговым электрическим разрядом // Журнал технической физики. 1999. - Т. 69. -Вып. 4.-С. 138-140.

25. Баковец В.В., Поляков О.В., Долговесова И.П. Плазменно-электролитическая анодная обработка металлов. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1991. - 168 с.

26. Таблицы физических величин. Справочник. / под ред. акад. И.К. Кикоина / М.: Атомиздат, 1976. 1008 с.

27. Попель П.С., Павлов П.А., Скрипов В.П. Экспериментальное определение температуры достижимого перегрева электролитов // Гидродинамика и теплообмен. 1974. - С. 86-91.

28. Советников В.П., Теляшов J1.J1. О возможности взрывного вскипания на достримерной стадии электрического разряда в воде // Электронная обработка материалов. 1979. - № 4. - С. 46-49.

29. Техника высоких напряжений / под ред. М.В.Костенко, М.: Высшая школа, 1973.-С.528.

30. Котельников Д.И. Сюрпризы плазмы. К.: Техника, 1990. 158 с.

31. Лазаренко Б.Р., Дураджи В.Н., Факторович А.А., Брянцев И.В. Исследование пробоя между металлическим и электролитным электродами // Электронная обработка материалов. 1970. - № 4. - С. 23-27.

32. Лазаренко Б.Р., Дураджи В.Н., Факторович А.А. Вольт-амперная характеристика разряда между металлическим и электролитным электродами // Электронная обработка материалов. 1972. - № 3. - С. 55-59.

33. Shternberg Z. High current glow discharge with electrolyte as cathode // Gasdischarges. Internat. Conf. L.: Inst.Elect.Eng., 1970. - PP. 68-71. Сильноточный тлеющий разряд с электролитным катодом.

34. Аброян И.А., Еремеев М.А., Петров Н.Н. Возбуждение электронов в твёрдых телах сравнительно медленными атомными частицами // Успехи физических наук. 1967. - Т.92. - №1. - С. 105-157.

35. Королев Ю.Д., Месяц Г.А. Физика импульсного пробоя газов. М.: Наука. Гл.ред.физ.-мат.лит., 1991. - 224 с.

36. Фрумкин А.Н. Кинетика электродных процессов. М.: Наука, 1987. - 319 с.

37. Атанасов П.А., Зарослов Д.Ю., Карлов Н.В., Ковалёв И.О., Кузьмин Г.П., Прохоров A.M. СОг лазер с плазменными электродами // Письма в ЖТФ. -1983.-Т.9.- В. 15.-С. 928-932.

38. Скрипов В.П. Метастабильная жидкость. М.: Наука, 1972. - 312 с.

39. Импульсные системы большой мощности / под. ред. Э.И. Асиновского, М.: Мир, 1981.-248 с.

40. Андреев С.И., Зобов Е.А., Сидоров А.Н. Метод управления развитием и формированием системы параллельных каналов скользящих искр в воздухе при атмосферном давлении // Прикладная механика и техническая физика. -1976. -№3.- С. 12-17.

41. Дашук П.Н. Характеристики незавершённого скользящего разряда в воздухе при Р=105 Па // Письма в ЖТФ. 1993. - Т. 19. - Вып. 18. - С. 21-26.

42. Карлов Н.В., Кузьмин Г.П., Прохоров A.M. Газоразрядные лазеры с плазменными катодами // Письма в ЖТФ. 1984. - Т.48. - №7. С. 1430-1436.

43. Ушаков В.Я. Импульсный электрический пробой жидкостей. Томск: изд-во ТГУ, 1975.-258 с.

44. Иоссель Ю.Я., Кочанов Э.С., Струнский М.Г. Расчёт электрической ёмкости.1. Л., 1981,260 с.

45. Saker A., Atten P. Properties of streamers in transformer oil // IEEE Trans. DEI. -1996. V.3. - No.6. - P. 784-791. Характеристики стримеров в трансформаторном масле.

46. Atten P., Saker A. Streamer propagation over a liquid solid interface // IEEE Trans. EI. 1993. - V.28. - P. 230-242. Распространение стримера по границе жидкость-твёрдое тело.

47. Wehnelt А. Немецкий патент № 120340 юно 21g8, 1899.

48. Simon H.Th. Wied. Ann., 68, 1899, 860.

49. Лазаренко Б.Р., Фурсов С.П., Факторович А.А., Галанина Е.К., Дураджи В.Н. Коммутация тока на границе металл-электролит. Кишинёв, 1971. - 731. С.

50. Тесленко B.C., Дрожжин А.П., Карташов A.M. Генерация автоколебательных процессов при диафрагменном разряде в электролите // Письма в ЖТФ. 2001. - Т. 27. - Вып. 20. - С. 83-85.

51. Тесленко B.C., Дрожжин А.П., Санкин Г.Н. Автоцикличный кольцевой пробой в электролите с вынужденным коллапсом пузырьков // Письма в ЖТФ. 2006. - Т. 32. - Вып. 4. - С. 24-31.

52. Наугольных К.А., Рой Н.А. Акуст. ж., 1967. - Т. 8. - Вып. 3. С. 417-426.

53. Дрожжин А.П., Санкин Г.Н., Тесленко B.C. Цилиндрический генератор акустических волн в жидкости на основе электрических разрядов // Динамика сплошной среды. 2004. - Вып. 123. - С. 150-155.

54. Богач А.А., Уткин А.В. Прочность воды при импульсном растяжении // Прикладная механика и техническая физика. 2000. - № 4. - С. 198-205.

55. Физика и техника мощного ультразвука. Источники мощного ультразвука / Под ред. Л.Д.Розенберга. М.: Наука, 1967. 372 с.

56. Бергман Л. Ультразвук и его применение в науке и технике. М.: Изд-во иностранной литературы, 1957. 726 с.

57. Санкин Г.Н., Дрожжин А.П., Ломанович К.А., Тесленко B.C. Многоочаговый диафрагменный электроразрядный генератор ударных волн в жидкости // Приборы и техника эксперимента. 2004. - №4. - С. 114-118.

58. Овсянников А.Г. Разработка методов диагностики изоляции высоковольтного энергетического оборудования под рабочим напряжением на основе регистрации частичных разрядов. Диссертация на соискание учёной степени докт. техн. наук. Новосибирск, 2001. - 108 с.

59. Дрожжин А.П., Коробейников С.М., Тесленко B.C. Инициирование пробоя в жидкости с помощью кавитационных пузырьков // Научный вестник НГТУ.- 2003. Вып. 2(15). - С. 101-112.

60. Нестерихин Ю.Е., Солоухин Р.И. Методы скоростных измерений в газодинамике и физике плазмы. М.: Наука, 1967. - 172 с.

61. Сканави Г.И. Физика диэлектриков. -М.: ГИФМЛ., 1958, 907 с.

62. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М.: Наука, 1987. - 592 с.

63. Коробейников С.М. О роли пузырьков в электрической прочности жидкостей. 1. Предпробивные процессы // Теплофизика высоких температур.- 1998.-N3.-С. 362-367.

64. Торза С., Кокс Р., Мейсон С. Электрогидродинамическая деформация и разрыв капель. В кн.: Реология суспензий. -М.: Мир, 1975, С.285-333.

65. Коробейников С.М. Деформация пузырьков в электрическом поле // Инженерно-физический журнал. 1979. - Т. 36. - №5. - С. 882-884.

66. Липштейн Р.А., Шахнович М.И. Трансформаторное масло. 3-е изд.,перераб и доп. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 296 с.

67. Агошков М.И., Кравченко B.C., Образцов А.П., Воронюк А.С. Вторичное дробление магнитных руд с помощью высокочастотного нагрева: Науч. сообщ. ИГД АН СССР. М.: Гостоптехиздат. 1960.

68. Полуянский С.А., Галяс А.А., Ларкина А.П. Оптические генераторы и их применение в горном деле. Киев: Наукова думка, 1971. - 102 с.

69. Удельное сопротивление водного раствора хлорида натрия при 18°С приразличных концентрациях соли.

70. Рис. П. 1.1. График зависимости удельного сопротивления электролита от концентрации.

71. Формулы для вычисления сопротивления реакции Rp, ёмкости двойного слоя С и активного сопротивления слоя электролита R.

72. Вычисление сопротивления R R = Uab(0)Rg/(Ug-Uab{0))

73. Вычисление сопротивления Rc w = Rg + R f = Rg + R + Rp с = wUg/ / d = UgR I w-с

74. Rp- это корень уравнения: c + d- fT2 /{wRp(-fT\ /(wRp ln(Uab(250) I d-d d))))где Tl=250 мкс, T2=1000 мкс.1. Вычисление ёмкости С-С = fT2/(wRp ln(Uab(\ ООО) / d-с/d))

75. Акт об использовании результатов кандидатской диссертации1. РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

76. Сибирское отделение Ордена Трудового Красного Знамени ИНСТИТУТ ГИДРОДИНАМИКИ имени М.А.Лаврентьева

77. Данные устройства использовались в Лаборатории динамики гетерогенных систем института при исследовании процессов развития кавитации и сонолюминесцен-ции в воде при фокусировке ударных волн как в объёме жидкости, так и вблизи свободной поверхности.

78. В результате применения многоочаговых генераторов были получены новые научные результаты, которые были представлены на международных конференциях:

79. P.Drozhzhin, V.S.Teslenko. Multi-spark shock-acoustic wave generators // Proceedings of the I6th International Symposium on Nonlinear Acoustics (ISNA-16), 19-23 August 2002, Moscow, Russia, pp. 1139-1142.