Электрофизические и тепловые характеристики разряда с жидким (неметаллическим) катодом


Авторы

Бельгибаев Э. Р., Петряков С. Ю., Гайсин А. Ф.*, Каюмов Р. Р.

Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева – КАИ, Казань, Россия

*e-mail: almaz87@mail.ru

Аннотация

Представлены электрофизические и тепловые особенности струйного разряда с жидким (неме-таллическим) катодом на смоченной поверхности органического стекла. Эксперимент включал струю 4 % NaCl, высокоскоростную видеосъемку, термографию, осциллографирование и опти-ческую эмиссионную спектроскопию с учетом аппаратной функции. Разряд импульсный (3–30 мс): при 200 В – омическое проведение с редкими искрами (I ≈ 0,2 А), при 500 В – 0,2–1,8 А, при 800 В – 0,4–2,2 А, при 1000 В – 1,0–2,4 А; Вольтамперная характеристика (ВАХ) нелиней-на. Светящаяся зона локализуется в виде кольца на фронте круговой гидродинамической вол-ны, что концентрирует токи и тепловой поток. По полосам OH(A–X) получены (Tr = 3450) К и (Tv = 4600) К, а по штарковскому уширению линий Бальмера оценены ne ~ ~ 1015–1016 см–3.

Ключевые слова:

струйный разряд, жидкий (неметаллический) катод, плазменно-жидкостная обработка, кольце-вой разряд, круговая гидродинамическая волна, вольтамперная характеристика, импульсный ток, инфракрасная термография, оптическая эмиссионная спектроскопия, штарковское ушире-ние, концентрация электронов, вращательная температура, колебательная температура

Список источников

  1. Гайсин А.Ф., Кашапов Н.Ф. Исследование физических процессов в зоне газового разряда между жидкими электродами // ПМТФ. 2018. Т. 59. № 4 (350). С. 19–22. DOI: 10.1134/S002189441804003X
  2. Gaisin Al.F., Son E.E., Efimov A.V. et al. Spectral diagnostics of plasma discharge between a metal cathode and liquid anode // High Temperature. 2017. Vol. 55. pp. 457–460. DOI: 10.1134/S0018151X17030087
  3. Kashapov N., Kashapov R., Kashapov L. Influence of the electrolytic cathode temperature on the self-sustai-ning mechanism of plasma-electrolyte discharge // Journal of Physics D: Applied Physics. 2018. Vol. 51. DOI: 10.1088/1361-6463/aae334
  4. Bruggeman P., Kushner M. J., Locke B. R. et al. Plasma–liquid interactions: a review and roadmap // Plasma Sources Science and Technology. 2016. Vol. 25. DOI: 10.1088/0963-0252/25/5/053002
  5. Акишев Ю.С., Грушин М.Е., Каральник В.Б. и др. Созда-ние неравновесной плазмы в гетерофазных средах газ–жидкость при атмосферном давлении и демон-страция ее возможностей для стерилизации // Физика плазмы. 2006. Т. 32. № 12. С. 1142–1152. DOI: 10.1134/S1063780X06120087
  6. Баринов Ю.А., Школьник С.М. Разряд с жидким неме-таллическим катодом (водопроводная вода) в потоке воздуха атмосферного давления // Журнал техниче-ской физики. 2016. Т. 86. № 11. С. 155–158. DOI: 10.21883/jtf.2016.11.43833.1833
  7. Самитова Г.Т., Гайсин А.Ф., Мустафин Т.Б. и др. Некото-рые особенности многоканального разряда в трубке при атмосферном давлении // Теплофизика высоких температур. 2011. Т. 49. № 5. С. 788–792. DOI: 10.1134/S0018151X11050208
  8. Сироткин Н.А., Титов В.А. Экспериментальное иссле-дование нагрева жидкого катода и переноса его ком-понентов в газовую фазу под действием разряда по-стоянного тока // Прикладная физика. 2016. № 6. С. 25–31.
  9. Валиев Р.И., Хафизов А.А., Багаутдинова Л.Н. и др. Электрические разряды переменного тока в газожид-костной среде раствора хлорида натрия при атмо-сферном давлении // Теплофизика высоких темпера-тур. 2021. Т. 59. № 4. С. 634–637. DOI: 10.31857/S004 0364421040219
  10. Гайсин Ал.Ф., Гайсин Ф.М., Желтухин В.С. и др. Высо-кочастотный разряд со струйным электролитическим электродом // Физика плазмы. 2022. Т. 48. № 1. С. 71–78. DOI: 10.31857/S1063780X22010061
  11. Гайсин Ал.Ф., Сон Э.Е., Петряков С.Ю. Высокочастотный емкостной разряд с проточными жидкими электро-дами при понижении давления // Физика плазмы. 2017. Т. 43. № 7. С. 625–633. DOI: 10.1134/ S1063780X17070054
  12. Аверин К.А., Лебедев Ю.А., Шахатов В.А. Некоторые результаты исследования СВЧ-разряда в жидких тяже-лых углеводородах // Прикладная физика. 2016. № 2. С. 41–45.
  13. Гайсин А.Ф., Каюмов Р.Р., Купутдинова А.И., Марданов Р.Р. Плазменно-жидкостной рециклинг металлическо-го порошка для 3D-печати // Физика и химия обработ-ки материалов. 2023. № 1. С. 37–44. DOI: 10.30791/0015-3214-2023-1-37-44
  14. Гайсин А.Ф., Гильмутдинов А.Х. Электролитно-плаз-менная обработка изделия, изготовленного с приме-нением аддитивной технологии // Физика и химия об-работки материалов. 2020. № 2. С. 28–34. DOI: 10.30791/0015-3214-2020-2-28-34
  15. Гайсин А.Ф., Гильмутдинов А.Х., Мирханов Д.Н. Элек-тролитно-плазменная обработка поверхности детали, изготовленной с применением аддитивной техноло-гии // Металловедение и термическая обработка ме-таллов. 2018. № 2 (752). С. 69–74. DOI: 10.1007/s1 1041-018-0250-1
  16. Петряков С.Ю., Мирханов Д.Н., Гайсин А.Ф. и др. Разряд постоянного тока между металлическим анодом и жидким неметаллическим катодом // ПМТФ. 2022. Т. 63. № 5 (375). С. 20–32. DOI: 10.1134/S0021 894422050029
  17. Касабов Г.А. Спектроскопические таблицы для низко-температурной плазмы. М.: Атомиздат, 1973. 8 с.
  18. Очкин В.Н. Спектроскопия низкотемпературной плаз-мы. М.: Физматлит, 2006. 352 с.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2026