PDF Печать E-mail

DOI: https://doi.org/10.15407/techned2019.03.012

УДК 533.93:537.523.5

НЕМОНОТОННОСТЬ ВОЛЬТ-АМПЕРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ДУГОВОГО РАЗРЯДА, ОБУСЛОВЛЕННАЯ ЭФФЕКТАМИ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ

Журнал Технічна електродинаміка
Издатель Институт электродинамики Национальной академии наук Украины
ISSN 1607-7970 (print), 2218-1903 (online)
Выпуск № 3, 2019 (май/июнь)
Cтраницы 12 – 22

 

Авторы
В.А. Жовтянский1*, чл.-корр. НАН Украины, Э.П. Колесникова2**, Ю.И. Лелюх1***, канд.физ.-мат. наук, Я.В. Ткаченко1****, канд.физ.-мат.наук
1- Институт газа НАН Украины,
ул. Дегтяревская, 39, Киев, 03113, Украина
2- НТТУ «Киевский политехнический институт им. Игоря Сикорского»,
пр. Победы, 37, Киев, 03056, Украина,
e-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
* ORCID ID : http://orcid.org/0000-0002-9532-423X
** ORCID ID : http://orcid.org/0000-0001-8835-0504
*** ORCID ID : http://orcid.org/0000-0001-8097-5876
**** ORCID ID : http://orcid.org/0000-0002-8261-8351

Анализируется взаимосвязь на локальном уровне электро- и теплофизических свойств плазмы электрической дуги в воздухе с примесью паров электродных материалов. В основе этого рассмотрения – численное решение уравнения энергии Эленбааса-Геллера для канала электрической дуги. Предложены детальные функциональные температурные зависимости для входящих в это уравнение коэффициентов электро- и теплопроводности такой плазмы, удобные для прикладных применений. Для коэффициента электропроводности установлена также зависимость от содержания паров электродного материала в смеси, к величине которой он чувствителен. Показано, что вследствие немонотонности зависимости коэффициента теплопроводности от температуры может возникать, в свою очередь, немонотонность зависимости электрического поля в дуговом разряде от тока. Результаты численного моделирования сопоставлены с экспериментальными данными. Библ. 18, рис. 5, табл. 1.

Ключевые слова: электрическая дуга, вольт-амперная характеристика, уравнение Эленбааса-Геллера, медно-воздушная плазма, коэффициенты тепло- и электропроводности.

 

Поступила                               19.07.2018
Окончательный вариант     28.01.2019
Подписано в печать             05.04.2019

 

УДК 533.93:537.523.5

НЕМОНОТОННІСТЬ ВОЛЬТ-АМПЕРНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДУГОВОГО РОЗРЯДУ, ЗУМОВЛЕНА ЕФЕКТАМИ ТЕПЛОПРОВІДНОСТІ

Журнал Технічна електродинаміка
Видавник Інститут електродинаміки Національної академії наук України
ISSN 1607-7970 (print), 2218-1903 (online)
Випуск № 3, 2019 (травень/червень)
Cторінки 12 – 22

 

Автори
В.А. Жовтянський1, чл.-кор. НАН України, Е.П. Колеснікова2, Ю.І. Лелюх1, канд.фіз.-мат.наук, Я.В. Ткаченко1, канд.фіз.-мат.наук
1- Інститут газу НАН України,
вул. Дегтярівська, 39, Київ, 03113, Україна
2- НТТУ «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського»,
пр. Перемоги, 37, Київ, 03056, Україна,
e-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

Аналізується взаємозв'язок на локальному рівні електро- і теплофізичних властивостей плазми електричної дуги в повітрі з домішкою парів електродних матеріалів. В основі цього розгляду – чисельний розв’язок рівняння енергії Еленбааса-Геллера для каналу електричної дуги. Запропоновано зручні для прикладних застосувань детальні функціональні температурні залежності для коефіцієнтів електро- і теплопровідності такої плазми, що входять до цього рівняння. Для коефіцієнта електропровідності встановлена також залежність від вмісту парів електродного матеріалу в суміші, до величини якого він є чутливим. Показано, що внаслідок немонотонності залежності коефіцієнта теплопровідності від температури може виникати, в свою чергу, немонотонність залежності електричного поля в дуговому розряді від струму. Результати чисельного моделювання співставлені з експериментальними даними. Бібл. 18, рис. 5, табл. 1.

Ключові слова: електрична дуга, вольт-амперна характеристика, рівняння Еленбааса-Геллера, мідно-повітряна плазма, коефіцієнти тепло- та електропровідності.

 

Надійшла                       19.07.2018
Остаточний варіант        28.01.2019
Підписано до друку        05.04.2019



Література

1. Сидорец В.Н., Пентегов И.В. Детерминированный хаос в нелинейных цепях с электрической дугой: монография. К.: Международная ассоциация «Сварка», 2013. 272 с.
2. Финкельнбург В., Мекер Г. Электрические дуги и термическая плазма: монография. М.: ИИЛ, 1961. 370 с.
3. Асиновский Э.И., Кириллин А.В., Низовский В.Л. Стабилизированные электрические дуги и их применение в теплофизическом эксперименте. М.: Физматлит, 2008. 264 с.
4. Бабич И.Л., Веклич А.Н., Жовтянский В.А. Исследование роли самопоглощения излучения в свободногорящих дугах в парах меди методом лазерной диагностики. Журнал прикладной спектроскопии. 1989. Т. 51. № 4. С. 571-575.
5. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. Долгопрудный: Интеллект, 2009. 736 с.
6. Жовтянський В.А. Плазмохімічні ефекти і деякі фундаментальні проблеми фізики газового розряду. Український фізичний журнал. 2008. Т. 53. № 5. С. 488-494.
7. Bezpalyj O.O., Fesenko S.O., Semenyshyn R.V., Veklich A.N. Investigation of electric arc discharge between composite electrodes. XIVth International Young Scientists' Confference on Applied Physics. Ukraine, 11-14 June 2014. Pp. 163–164.
8. Aubrecht V., Bartlova M., Coufal O. Radiative emission from air thermal plasmas with vapour of Cu or W. Journal of Physics. D: Applied Physics. 2010. Vol. 43. 19 р.
9. Жовтянский В.А. Физические свойства плотной низкотемпературной неоднородной плазмы: дис.д-р. физ.-мат. наук: 01.04.08. Киевский университет имени Тараса Шевченко. Киев. 1999. 300 с.
10. Физические процессы при сварке и обработке материалов. Теоретическое исследование, математическое моделирование, вычислительный эксперимент. К.: ДИА, 2018. 642 с.
11. Zhovtyansky V., Valincius V. Efficiency of Plasma Gasification Technologies for Hazardous Waste Treatment. Gasification for Low-grade Feedstock. London: InTechOpen, 2018. Pр. 165–189. Available from: http://mts.intechopen.com/articles/show/title/efficiency-of-plasma-gasification-technologies-for-hazardous-waste-treatment
12. Bose T.R., Seeniraj R.V. Two-temperature Elenbaas-Heller problem with argon plasma. Plasma Physics and Controlled Fusion. 1984. Vol. 26. Nо 10. Pp. 1163-1176.
13. Zhovtyansky V.А., Lelyukh Yu.I., TkachenkoYa.V. Nonequilibrium of the dense nonuniform plasma due to radiation transfer. Proc. XIX International. Conference on Gas Discharges and their Applications. Beijing, 2-7 September 2012. Pp. 40-47.
14. Ouajji H., Cheminat B., Andanson P. Composition and conductivity of a copper-air plasma. Journal of Physics. D: Applied Physics. 1986. Vol. 19. Pр. 1903-1916.
15. Gleizes A, Cressault Y., Teulet Ph. Mixing rules for thermal plasma properties in mixtures of argon, air and metallic vapours. Plasma Sources Science and Technology. 2010. Vol. 19. Nо 5. 055013.
16. Жовтянский В.А., Петров С.В., Колесникова Э.П., Лелюх Ю.И., Ткаченко Я.В., Порицкий П.В., Гончарук Ю.А., Якимович М.В. Развитие плазменных электродуговых технологий и методов их моделирования. Материалы VIII международного симпозиума «Горение и плазмохимия» и научно-технической конференции «Энергоэффективность-2015». Алматы, Казахстан, 16–18 сентября 2015. С. 323–326.
17. Kagone A.K., Koalaga Z., Zougmore F. Calculation of air-water vapor mixtures thermal plasmas transport coefficients. Proc. IOP Conference Series. Materials Science and Engineering. 2004. Vol. 29. 012004. 15 p.
18. Григолюк Э.И., Шалашилин В.И. Проблемы нелинейного деформирования: Метод продолжения решения по параметру в нелинейных задачах механики твердого деформированного тела: монография. М.: Наука, 1988. 232 с.

PDF