Электрические разряды постоянного тока вдоль струйного электролитического анода

УДК 537.525

Л. Ш. Гасимова, Ал. Ф. Гайсин, Г. Т. Самитова

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РАЗРЯДЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА ВДОЛЬ СТРУЙНОГО ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО АНОДА

Ключевые слова: электролит, электрический разряд, ток, анод, катод, струя.

Представлены особенности горения электрического разряда постоянного тока вдоль струйного электролитического анода при давлении P = 10 Па.

Keywords: electrolyte, electric discharge, current, anode, cathode, jet.

The features of electrical DC discharge burning along the jet electrolytic anode at a pressure P = 105 Pa are represented.

Неравновесная низкотемпературная плазма электрического разряда (ЭР) постоянного тока с электролитическими электродами представляет как научный, так и практический интерес.

Анализ известных работ [1-12] показал, что теория ЭР с струей электролита отсутствует и для ее разработки первостепенное значение имеет накопление экспериментальных данных. В настоящее время ограниченность диагностических методов для исследования ЭР с электролитическими электродами не позволяет понять многих физических процессов.

Исследования электрического разряда постоянного тока вдоль струйного

электролитического анода проводились на экспериментальной установке, которая состоит из разрядной камеры, источника питания и вакуумной системы. Разрядная камера состоит из ванны для сбора электролита, струйного электролитического анода и медной пластины - катода. Фотографирование разряда осуществлялось фотоаппаратом «Sony DSC-H9», а также проводились видеосъемка на видеокамеру «Sony DSC-SR72E». Анализ получаемых видеороликов проводился в покадровом режиме. Время экспозиции одного кадра составляет t = 0,04 с.

На фотографиях рис. 1, 2, 3 и 4 показаны электрические разряды вдоль струйного электрического анода. После зажигания между струйным электролитическим анодом и медным катодом (фотография рис. 1) наблюдается электрический разряд, где струя является необычным электродом с различными областями перехода: первая область перехода - металл - струя; вторая - однородная - неоднородная струи; третья -струя - металл (анод). Эти переходы существенно влияют также как и в случае ЭР струйным электролитическим катодом [4]. Однако наблюдаются значительные отличия в случае разряда струйным электролитическим анодом. Как видно из фотографии рис. 1 (t = 0,04 с), на границах переходов видны разряды. На границе второй области с первой наблюдается ЭР кольцевой формы. Появление разряда на границе кольцевой формы объясняется тем, что появляется разность потенциалов между однородной и неоднородной

областями. Электрический разряд появляется также вблизи поверхности металлического катода.

Рис. 1 - Фотография ЭР между струйным электролитическим анодом и медным катодом при г = 0,04 с, Р = 105 Па, в = 4 г/с, и = 0,5 м/с, и = 485 В, 1с = 10 мм и с^ = 3 мм. Электролит -насыщенный раствор КаС! в технической воде

-

i

Рис. 2 - Фотография ЭР между струйным электролитическим анодом и медным катодом при г = 0,08 с, Р = 105 Па, в = 4 г/с, и = 0,5 м/с, и = 475 В, 1с = 10 мм и с^ = 3 мм. Электролит -насыщенный раствор КаС! в технической воде

С течение времени от t = 0,04 до t = 0,08 с электрические разряды по объему возрастают. На границе однородной - неоднородной струи наблюдается объемный ЭР, на которой влияет движение воздуха (фотография рис. 2). С ростом времени от t = 0,08 с до t = 0,12 с электрический разряд распространяется вдоль струйного электролитического анода и принимает форму цилиндра (фотография рис. 3). Анализ экспериментальных данных показал, что наблюдаются двойные ЭР цилиндрической формы вдоль струйного электролитического анода. Размеры и интенсивности излучения цилиндрических объемных разрядов вдоль

струйного электролитического анода отличаются. С течением времени объемные электрические разряды объединяются и принимают форму шара (фотография рис. 4).

Рис. 3 - Фотография ЭР между струйным электролитическим анодом и медным катодом при t = 0,12 с, Р = 105 Па, в = 4 г/с, и = 0,5 м/с, и = 465 В, 1с = 10 мм и ^ = 3 мм. Электролит -насыщенный раствор КаС! в технической воде

Рис. 4 - Фотография ЭР между струйным электролитическим анодом и медным катодом при t = 0,16 с, Р = 105 Па, в = 4 г/с, и = 0,5 м/с, и = 455 В, 1с = 10 мм и ^ = 3 мм. Электролит -насыщенный раствор КаС! в технической воде

Таким образом, установлено, что границы перехода однородной - неоднородной части струйного электролитического анода приводят к образованию объемных ЭР различной конфигурации вдоль струйного электролитического анода.

Литература

1. Bruggman Р, СЫур!ю Ь. Нетермические плазмы в жидкостях и контактирующие с жидкостями: (обзорная работа). I Р^.Б: Appl.Phys.42 (2009)053001 (28рр).

2. Гайсин Ал.Ф., Насибуллин Р.Т. об особенностях электрического разряда между электролитическим катодом и металлическим анодом // Физика плазмы. -2011. -Т. 37. -С. 959.

3. Гайсин Ал.Ф., Саримов Л.Р. Некоторые особенности электрического разряда между электролитическим анодом и металлическим катодом // Физика плазмы. -2011. -Т. 37. -С. 574.

4. Гайсин Ал.Ф., Сон Э.Е. Паровоздушные разряды между струйным электролитическим катодом и металлическим анодом при пониженных давлениях // Теплофизика высоких температур. - 2010. - Т. 48. -№ 3. -С. 470.

5. Гайсин Ал.Ф., Сон Э.Е. Электрический пробой вдоль струйного электролитического катода при пониженных давлениях // Теплофизика высоких температур. -2010. -Т. 48. -№ 5. -С. 785.

6. Шакирова Э.Ф., Гайсин Ал.Ф., Сон Э.Е. Многоканальный разряд между струйным электролитическим катодом и струйным электролитическим анодом // Теплофизика высоких температур. -2011. -Т. 49. -№ 3. -С. 333.

7. Мустафин Т.Б., Гайсин Ал.Ф. Многоканальный разряд между струйным электролитическим анодом и твердым катодом // Теплофизика высоких температур. -2011. -Т. 49. -№ 4. С. 634.

8. Логинов Н.А., Гайсин Аз.Ф., Сон Э.Е., Гайсин Ф.М. Особенности многоканального разряда в пористом твердом катоде // Теплофизика высоких температур. -2009. -Т. 47. -№ 4. -С. 633.

9. Каюмов Р.Р., Гайсин Ф.М. Некоторые особенности многоканального разряда между струей электролита и электролитической ячейкой при атмосферном давлении // Теплофизика высоких температур. -2008. -Т. 46. -№ 5. -С. 784.

10. Гайсин Ал.Ф. Электрические разряды вдоль струи электролита // Вестник Казанского технологического университета. - 2013. - №19. -С. 307-310.

11. Мустафин Т.Б., Гайсин Ал.Ф., Гасимова Л.Ш., Абдуллин И.Ш. Характеристики электрического разряда со струйным электролитическим анодом при пониженных давлениях // Вестник Казанского технологического университета. -2012. - № 6. - С. 178180.

12. Гайсин Ал.Ф., Абдуллин И.Ш., Суворов И.Ф., Какуров С.В., Гайсин Аз.Ф., Соловьева Т.Л., Юдин А.С., Рахлецова Т.В. Электрические разряды с жидкими электродами // Вестник Казанского технологического университета. - 2013. - № 23. -С. 199-204.

© Л. Ш. Гасимова - соискатель, вед. инженер каф. технической физики КНИТУ им. А.Н. Туполева-КАИ, gasimova.techph@kstu-kai.ru; Ал. Ф. Гайсин - к.т.н., доцент каф. технической физики КНИТУ им. А.Н. Туполева-КАИ, almaz87@mail.ru; Г. Т. Самитова - к.т.н., заместитель директора по общим вопросам Зеленодольского института машиностроения и информационных технологий (филиал) КНИТУ-КАИ, zfkstu@yandex.ru.

© L. Sh. Gasimova - KNRTU (KAI), gasimova.techph@kstu-kai.ru; Al. F. Gaisin - KNRTU (KAI), almaz87@mail.ru; G. T. Samitova - Zelenodol'sk institute of machine building and information texnologies, KNRTU (KAI), zfkstu@yandex.ru.