WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

На правах рукописи

КАЮМОВ РУШАН РАШИТОВИЧ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАЗРЯД МЕЖДУ СТРУЙНЫМ

ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИМ КАТОДОМ И ПРОТОЧНОЙ

ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЙ ЯЧЕЙКОЙ-АНОДОМ

Специальность: 01.02.05 – Механика жидкости, газа и плазмы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань 2010

Работа выполнена на кафедре технической физики Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева (КАИ).

Научный руководитель: – доктор технических наук, профессор Гайсин Азат Фивзатович

Официальные оппоненты: – доктор технических наук, профессор Абдуллин Ильдар Шаукатович;

– доктор физико-математических наук, профессор Желтухин Виктор Семенович Ведущая организация: – ОАО СКТБ “Мединструмент”

Защита состоится 25 июня 2010 года в 17:00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.080.11 при Казанском государственном технологическом университете по адресу: 420015, Казань, ул. Карла Маркса, (зал заседаний ученого совета)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного технологического университета.

Электронный вариант автореферата размещен на официальном сайте Казанского государственного технологического университета (www.kstu.ru).

Автореферат разослан «24» мая 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Герасимов А.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Актуальность работы. Наряду с изучением разрядов между твердыми электродами большой интерес представляют разряды с электролитическими электродами. Одним из новых методов получения неравновесной низкотемпературной плазмы при атмосферном давлении является использование электрического разряда, возникающего между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом (ПЭЯА).




Неравновесная низкотемпературная плазма электрического разряда с электролитическими электродами имеет множество эффектов, полезных с точки зрения технологических применений: очистка и полировка твердых металлических поверхностей; одностадийное получение мелкодисперсного порошка из углеродистых и инструментальных сталей при атмосферном давлении; синтез органических соединений в растворах электролитов, очистка воды и стерилизация растворов и изделий. Электрические разряды между струйным электролитическим катодом и ПЭЯА являются полезными не только с точки зрения практических применений, но имеют большое значение для изучения физических явлений. Несмотря на все указанные достоинства, характеристики и физические процессы электрического разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при атмосферном и пониженных давлениях практически не изучены. Не установлены основные формы электрического разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом. Не исследовано взаимодействие плазмы электрического разряда на границе раздела струи и электролита. Все это задерживает разработку плазменных установок между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при атмосферном и пониженных давлениях и их внедрение в производство. В связи с изложенным экспериментальное исследование электрического разряда между струйным электролитическим катодом и ПЭЯА при атмосферном и пониженных давлениях является актуальной задачей.

Целью данной работы является установление характеристик и закономерностей физических процессов, протекающих в электрическом разряде между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при атмосферном и пониженных давлениях и создание на их основе плазменных устройств для практического применения в плазменной технике и технологии.

Задачи исследования:

1. На базе созданной экспериментальной установки проводить экспериментальные исследования электрического разряда между струйным электролитическим катодом и ПЭЯА в диапазоне давления Р = 105103 Па, напряжения U = 0.21.5 кВ, тока разряда I = 0.012 A, расхода электролита G = 0.58 г/с, диаметра струи электролита dc = 1.53 мм, скорости струи = 0.180.95 м/с и длин струи электролита lc = 190 мм для растворов NaCl и CuSO4 в технической воде. На основе проведенных экспериментальных исследований электрического разряда между струйным электролитическим катодом и ПЭЯА выявить основные формы электрического разряда. Изучить структуры разряда, вольтамперные характеристики (ВАХ), плотности тока на проточном электролитическом аноде при атмосферном и пониженных давлениях, распределение температуры вдоль струйного электролитического катода при атмосферном давлении, функции распределения U и I в широком диапазоне параметров I, G, dc и lc.

2. Разработать и создать устройства для получения электрического разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом.

3. Разработать методику процесса распыления меди между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом.





4. Разработать методику модификации полимерных поверхностей с использованием плазменных устройств для получения электрического разряда между струйным электролитическим катодом и ПЭЯА при атмосферном давлении.

Научная новизна исследований:

1. В результате экспериментального исследования установлены основные формы электрического разряда при Р = 105103 Па, = 0.180.95 м/с:

- кольцевой формы вдоль струйного электролитического катода, состоящего из множества микроканалов;

- сплошной кольцевой формы вдоль струйного электролитического катода;

- диффузной формы между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при малых lc = 110 мм;

- переход многоканального разряда (МР) в тлеющий разряд (ТР) в диапазоне от Р = 3.9104 до Р = 1.9104 Па;

- распространение отрицательного свечения (ОТС) тлеющего разряда вдоль струи электролитического катода при пониженных давлениях (от 0. до 103 Па).

2. Установлено неравномерное распределение температуры вдоль струи электролита при атмосферном давлении в диапазоне Т = 2045°С, lc = 3070 мм, = 0.24 м/с.

3. Определены плотности тока на проточной электролитической ячейкеаноде при Р = 105, Р = 1.9104 и Р = 0.9104 Па.

4. Установлено, что значения напряжения U = 0.21.5 кВ и тока I = 0.012 A электрического разряда имеют нормальную функцию распределения вероятности.

Практическая ценность. Результаты исследования служат основой для понимания физических процессов, происходящих в электрическом разряде между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом. Разработаны и созданы устройства для получения электрического разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при атмосферном и пониженных давлениях. Разработаны методики процесса распыления меди между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом, модификации полимерных поверхностей с помощью устройства получения электрического разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при атмосферном давлении.

Работа выполнена при поддержке РФФИ №04-02-97501 в рамках проекта «Фундаментальные исследования физики низкотемпературной плазмы паровоздушного разряда с электролитическими электродами и разработка новых технологий для обработки поверхностей объектов» и в рамках грантов программы ФСР МП НТС (Старт 1) №6784 р/9437, договор целевого финансирования при поддержке Государственной некоммерческой организации «Инвестиционно-венчурный фонд Республики Татарстан», проект № 1/5, а также договор целевого финансирования при поддержке Государственной некоммерческой организации «Инвестиционно-венчурный фонд Республики Татарстан», № 246/Н.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Результаты экспериментального исследования характеристик струйного многоканального разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при атмосферном давлении.

2. Результаты экспериментального исследования характеристик струйного тлеющего разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при пониженных давлениях.

3. Устройства для получения электрического разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом.

электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом.

5. Методика модификации полимерных поверхностей с использованием электрического разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом.

Степень достоверности научных результатов определяется применением физически обоснованных методик измерений, проведением исследований с использованием разных методов и сопоставлением их результатов с известными опытными и теоретическими данными других авторов. Все эксперименты проводились с применением современных измерительных приборов высокого класса точности на стабильно функционирующей установке с хорошей воспроизводимостью опытных данных, результаты экспериментов обработаны на ЭВМ с применением методов математической статистики.

Апробация работы. Основные результаты данной диссертации докладывались и обсуждались на Turbulent Mixing and Beyond Second International Conference and Advanced School (The Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics 2009); на VI международной конференции студентов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук», (Томск, Томский политехнический университет 2009 г.); на 8-й международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (Санкт-Петербург, 2009 г.); на XXXVII международной конференции по физике плазмы и УТС (Звенигород, 2010г.); на Международной молодежной научной конференции «Туполевские чтения» (Казань, КГТУ им. А.Н. Туполева, 2005, 2007, 2009, 2010 г.г.).

Личный вклад автора в работу является определяющим. Автором создана экспериментальная установка в соответствии с целями исследования;

проведены эксперименты, выполнены обработки и анализ экспериментальных результатов.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ (одна статья в ведущем рецензируемом журнале, рекомендованном ВАК, и 10 работ в материалах конференций).

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованной литературы. Работа изложена на 118 страницах машинописного текста, содержит 49 рисунков, 5 таблиц и список литературы из 124 источников отечественных и зарубежных авторов.

*Научным консультантом является доктор физ.-мат. наук, профессор Ф.М. Гайсин.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, ее цель, формируются задачи исследования, основные защищаемые положения и научная новизна результатов.

В первой главе проведен анализ известных экспериментальных и теоретических исследований электрических разрядов между металлическим и электролитическим электродами, а также между электролитическими электродами, там же обсуждаются области их практических применений, сформулированы задачи диссертационной работы. В конце первой главы дана постановка задач исследования.

Во второй главе приведено описание экспериментальной установки, предназначенной для исследования электрического разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом в диапазоне Р = 105103 Па, U = 0.21.5 кВ, I = 0.012 А, lc = 190 мм, G = 0.58 г/с, = 0.180.95 м/с и dc = 1.53 мм для различного состава (растворы NaCl и CuSO4) в технической воде. Принципиальная схема установки представлена на рис. 1. Система электрического питания высоковольтной установки предназначена для питания разряда, измерительной аппаратуры и вспомогательного оборудования. Источник питания разряда обеспечивает регулирование и преобразование сетевого напряжения. Он состоит из низковольтного и высоковольтного регулируемых блоков, обеспечивая указанные диапазоны изменений напряжения и тока. Источник питания обеспечивает регулируемое постоянное напряжение до 4 000 В при номинальном токе до 10 А. Трехфазное сетевое напряжение через предохранители и рубильник подается на регулятор напряжения 1 типа ИР УХЛ4, который позволяет регулировать трехфазное напряжение от 0 до 660 В.

После регулятора напряжения питание подается на повышающий трехфазный трансформатор 2. На выходе с трансформатора можно получить напряжение до 4 000 В. Переменное напряжение подается на выпрямитель 3, собранный по схеме Ларионова из вентилей типа ВЛ-200.

Рис. 1. Принципиальная схема экспериментальной установки для исследования электрического разряда между струйным электролитическим катодом и ПЭЯА:

1 – регулятор напряжения; 2 – трансформатор; 3 – выпрямитель; 4 – П-образный LC фильтр;

5 – балластное сопротивление; 6 – вольтметр; 7 – амперметр Амплитуда пульсации выпрямительного напряжения сглаживается П-образным LC фильтром 4 (С1= С2= 100 мкФ, L = 50·10-3 Гн) уменьшается от 6 до 1% от выпрямленного. Далее для регулирования напряжения и ограничения тока в случаях короткого замыкания используются балластные сопротивления 5. Блок этих сопротивлений позволяет получить сопротивление от 20 до 200 кОм. На пульте управления размещены: кнопки пуска и выключения источника питания, низковольтных выпрямителей, питающих электродвигатели вспомогательного оборудования, понижающего трансформатора, питания двигателя оснастки, координатных устройств регулирования длины струйного электролитического катода, кнопки включения и выключения вентиляторов отсоса паров и газов, сигнальные лампочки.

ВАХ электрического разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом измерялись с помощью вольтметра 6 М 367 класса точности 0.5 и статистического вольтметра С 50 класса точности 1.0, амперметром 7 Ц4311 класса точности 0. и мультиметром MY68 класса точности 0.5. Относительные погрешности измерения напряжения разряда не превышали 1.5%. Вакуумная система установки состоит из вакуумной камеры, вакуумного насоса типа 2НВР – 5ДМ.

Рабочее давление в вакуумной камере регулируется изменением скорости откачки, а измеряется вакуумметром ВТИ модель 1218 класса точности 0.6.

Точность измерения давления была не хуже 10%. Концентрация электролитов измерялась различными ареометрами. Распределение температуры Т в струйном электролитическом катоде измерялось при помощи измерителя межэлектродного расстояния, состава и концентрации электролита регистрация параметров струйного электрического разряда проводилась не менее 7 раз.

Фотографирование разряда осуществлялось фотоаппаратами «Sony DSCH9»,«Rower 3.2», а также проводилась видеосъемка на видеокамеру «Sony HDR-SR72E». Для изучения структуры поверхности металла до и после обработки использовалась: металлографический и рентгеноструктурный анализы. Рельеф и микрорельеф поверхности исследовался на электронном микроскопе «XL-30 ESEM TMP». Для статистической обработки полученных экспериментальных данных разработан алгоритм, реализация которого осуществлена в пакете прикладных математических программ MathCAD 14.

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований электрического разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом в диапазоне U = 0.21.5 кВ, I = 0.012 А, lc = 190 мм, G = 0.58 г/с, =0.180.95 м/с и dc = 1.5 3 мм для различного состава (растворы NaCl и CuSO4) в технической воде.

электролитическим катодом и ПЭЯА при атмосферном давлении приведены в табл. 1.

На рис.2 показаны формы многоканального разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при атмосферном давлении.

Рис. 2. Формы многоканального разряда между струей электролита и проточной электролитической ячейкой-анодом при атмосферном давлении Анализ экспериментальных данных показал, что при U = 401 В, I =290 мА, G = 8 г/с и dс = 3 мм многоканальный разряд 2 горит вблизи поверхности электролита, а также вдоль неоднородной струи 1 электролита (рис. 2,а). С ростом напряжения от 401 до 917 В наблюдается МР кольцевой формы 3 (рис. 2,б). При lc=60 мм, G=2 г/с и U = 1023 В возникает пробой между МР вблизи поверхности электролита 2 и МР кольцевой формы 3, состоящей из множества микроканалов (рис. 2,в). Из рис. 2,г видно, что электрический пробой при lc = 40 мм и U = 1050 В происходит между двумя МР кольцевой формы 3. Если уменьшить длину струи от lc = 40 до lc = 10 мм возникает форма МР в виде сплошного кольца 4 (рис. 2,д). Распространение диффузной формы многоканального разряда наблюдается внутри электролитической ячейки (рис. 2,д, е). С увеличением величины U от 362 до 482 В (рис. 2е) объем МР (5) растет. При lc = 1 мм, U = 408 В и I = 1380 мA образуются пузырьки 6 внутри электролитической ячейки с диаметром 12 мм (рис. 2,ж). Анализ экспериментальных данных показал, что внутри диэлектрической трубки вдоль струи горит кольцеобразный разряд 4, а на границе происходит смешение электролита и МР 5.

электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при пониженных давлениях приведены на рис. 3. Режимы горения электрического разряда между струйным электролитическим катодом и ПЭЯА при пониженных давлениях приведены в табл. 2.

Анализ экспериментальных данных показал, что между струйным электролитическим катодом ПЭЯА при Р = 4.9104 Па, I = 16,6 мА, U = 348 В и lc = 10 мм многоканальный разряд 2 горит как у торца медной трубки 1 для подачи струи и отрицательного потенциала, так и вблизи ПЭЯА 3. Как видно из рис. 3,а, горит разряд 4 вдоль струи электролита между МР электролитического катода. С ростом тока от 16.6 до 72 мА при lc = 15 мм и Р = 2.9104 Па наблюдается образование пузырьков 5 в струе электролита. Фотографии (рис. 4,а–г) подтверждают приведенные формы электрического разряда. Как видно из рис. 4,б, происходит переход МР в ТР. Кипение приводит к образованию пузыря 6 вдоль струи электролита (рис. 3,в).

Рис. 3. Формы электрического разряда между струйным электролитическим катодом и Выявлено, что отрицательное тлеющее свечение частично охватывает пузырь 6 (рис. 4,в). С ростом напряжения от 356 до 496 В при Р = 103 Па наблюдается сужение струи вблизи ПЭЯА с образованием всплеска электролита (рис. 3,г). Тлеющий разряд между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом отличается от ТР между металлическими электродами при пониженных давлениях [Грановский В.Л. Электрический ток в газе. Установившейся ток / под ред. Л.А. Сена и В.

Е. Голанта. -М.: Наука, 1971 г. С. 292-300]. Это объясняется тем, что струйный электролитический катод непосредственно касается с поверхностью ПЭЯА, поэтому наблюдаются только прикатодные области тлеющего разряда. Роль ионов, возникающих в отрицательном свечении и диффундирующих в катодное пространство, невелика для поддержания нормального тлеющего разряда. Их значения возрастает в аномальных ТР с большой плотностью тока (рис. 4).

Рис. 4. Фотографии перехода МР в ТР: а – Р = 4.9104 Па; б – Р = 2.9104 Па;

Результаты экспериментального исследования развития капли электролита представлены без разряда (рис. 5,а, б) и с разрядом (рис. 5,в, г). Как видно из фотографии (рис. 5,а, б) при Р = 8.8104 Па, для различного момента времени капля до касания электролита имеет полусферическую форму. После касания капли на поверхность электролита начинает гореть МР, который занимает всю поверхность. Внутри капли образуются пузырьки воздуха, а на границе раздела между каплей и электролитом наблюдаются брызги электролита, (рис. 5,в). С течением времени t = 0.10.2 c форма капли между медной трубкой и поверхностью ПЭЯА меняется (рис. 5,г, д).

Рис. 5. Развитие МР на границе между каплей и электролитом при Р = 8.8104 Па:

Анализ экспериментальных данных показал, что на границе между каплей и проточной электролитической ячейкой-анодом образуется кольцевой вихрь, который охватывает тлеющий разряд (рис. 6,б, t = 0.05 с). Из фотографии (рис. 6,в), при t = 0.1 с видно, что плазменный кольцевой вихрь разрушается и образуется выброс плазменно-электролитной смеси. С течением времени от 0.15 до 2 с плазменный вихрь постепенно исчезает.

Рис. 6. Развитие вихря на границе между каплей и электролитом при Р = 0.9104 Па:

На рис. 7 представлена ВАХ многоканального разряда между струйным электролитическим катодом и ПЭЯА при G = 8 г/с для различных длин струй с насыщенным раствором NaCl в технической воде при атмосферном давлении.

Зависимость U от I носит возрастающий характер. Установлено, что с уменьшением длины струи величина I возрастает до 1.87 А, а напряжение уменьшается от 680 до 350 В.

Рис. 7. ВАХ многоканального разряда между струйным электролитическим катодом и ПЭЯА для различных длин струй при атмосферном давлении G = 8 г/с, dc=3 мм и =0.95м/с:

На рис. 8 показана ВАХ электрического разряда между струей электролита и ПЭЯА при lc =20 мм для различных давлений. Из сравнения кривых 1, 2 и 3 следует, что с понижением давления величина тока разряда возрастает.

Рис.8. ВАХ электрического разряда между струйным электролитическим катодом и ПЭЯА Распределение температуры для различных длин струи электролита приведено на рис. 9.

Рис. 9. Распределение температуры вдоль струйного электролитического катода при lc = 70 мм (в качестве электролита использовался насыщенный раствор NaCl) Начала струйного электролитического катода находится со стороны металлической трубки в сечении lc = 30 мм и lc = 70 мм. Граница смешения струйного электролитического катода и поверхность электролитического анода находятся в нулевом сечении зависимости Т = f(lc). Из анализа зависимости температуры в струе электролитического катода от длины струи следует, что при lc = 30 мм (кривая 1) и lc = 70 мм (кривая 2) температура с ростом lc убывает. Анализ экспериментальных данных показал, что величина температуры в струйном электролите зависит от lc и вкладываемой мощности в разряд.

Важнейшим параметром электрического разряда для определения режимов обработки материалов является плотность тока на электролитическом аноде от тока разряда (рис. 10 и 11). Как видно из рис. 10, при атмосферном давлении в интервале I = 0.231.65 А величина плотности тока на электролитическом аноде jа линейно возрастает. В данном случае горит многоканальный разряд и площадь анодного пятна изменяется незначительно.

При пониженных давлениях горит тлеющий разряд. Величина плотности тока на ПЭЯА остается постоянной и выполняется закон Геля для анодной области (рис. 11). С дальнейшим понижением Р = 0.9104 Па величина плотности тока на аноде уменьшается в 2.6 раза.

Рис. 10. Зависимость плотности тока на жидком аноде (насыщенный раствор NaCl) Рис. 11. Зависимость плотности тока на жидком аноде для различных давлений:

Распределение величины напряжения и тока МР зависит от числа каналов. Число каналов многоканального разряда меняется из-за расщепления струйного электролитического катода. Этот процесс существенно зависит от lc,, G, Р, dc. Эти параметры влияют на величину дисперсии напряжения и тока многоканального разряда, поэтому экспериментально исследована функция распределения вероятности напряжения и тока многоканального разряда.

Функция распределения вероятности напряжения многоканального разряда при G = 0.8 г/с и lc = 20 мм, которая подтверждает характер распределения Гаусса, приведена на рис. 12.

Рис. 12. График нормального распределения в прямоугольной системе координат:

точки – эксперимент, сплошная линия – по нормальному распределению Гаусса w – относительные частоты появления заданного значения (весовые коэффициенты) U После статистической обработки полученных экспериментальных данных рис. 12 получено: среднее (мат. ожидание) MU =362.962 В;

дисперсия DU = 2 = 162.614; среднеквадратическое отклонение = 12.752 В;

значение критерия хи-квадрат для данного распределения = 2.839, что при числе степеней свободы выборки = 12 соответствует вероятности 0.993 того, что данная выборка описывается законом распределения Гаусса.

Таким образом, приведены результаты экспериментальных исследований характеристик и закономерностей физических процессов, протекающих в электрическом разряде между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом, которые являлись базой для создания процессов модификации полимерных материалов и распыления меди.

В четвертой главе в результате исследования электрического разряда между струйным электролитическим катодом и ПЭЯА разработаны и созданы устройства МР и ТР, методики процесса распыления меди и упрочнения полимерных поверхностей. В разработанном устройстве с многоканальным разрядом между струйным электролитическим катодом и ПЭЯА удается получить порошок из меди при атмосферном давлении. Результаты микроскопических исследований порошка с помощью микроскопа ММР-2Р представлены на фотографиях (рис. 13,а, б). В зависимости от режима работы устройства с МР можно получить порошок различного диаметра (D = 50100 мкм). При получении порошка из меди в качестве электролита использовали CuSO4 в технической воде. Установлено, что в процессе получения порошка из меди существенную роль играет проводимость электролита. Частицы порошка из меди сферической и неправильной геометрической формы приведены на рис. 13,а, б.

С помощью электронного микроскопа «XL-30 ESEM TMP» был исследован спектральный состав поверхности стали до и после распыления (рис. 14,а, б). В случаи без разряда на поверхности стали наблюдаются значительные пики Fe и Cr. После распыления МР со струйным электролитическим катодом спектральный состав меняется. В спектре появляются новые элементы Cu, O и S (рис. 14,б).

Рис. 14. Спектральный состав поверхности стали, на которой находятся распыляемые высокомолекулярные материалы проводились между струйным электролитическим катодом и ПЭЯА для разного диаметра и длины струи.

Результаты образцов полимерных материалов до и после обработки показаны на рис. 15,а, б. Как видно из рис. 15,а, на поверхность сверхвысокомолекулярного полиэтиленового волокна наблюдаются швы кольцевой формы с диаметром 3–5 мкм, которые возникают при получении волокна. Воздействие МР со струйным электролитическим катодом приводит к расплавлению швов, к залечиванию микропор, микротрещин и удалению дефектов. Это подтверждается фотографией (рис. 15,б). В данном случае швы на поверхности высокомолекулярных материалов необходимо использовать многоканальный разряд со струйным электролитическим катодом в интервале lc 4060 мм.

Рис. 15. Фотография поверхности сверхвысоко молекулярного полиэтиленового волокна диаметром 3–5 мкм х16: а – до обработки; б – после обработки МР В данной главе представлены зависимости, описывающие влияние параметров МР на условие получения порошка с заданной дисперсностью.

Проведен полный факторный эксперимент 23. Здесь факторами являются:

x3 = ; y – функция отклика. Дисперсность порошка измеряется в мкм.

С учетом этих факторов получено уравнение регрессии, которое может быть использовано для нахождения оптимальных режимов технологического процесса распыления меди. Оно зависит от U и l.

D = b0 + b1x1 + b2x2 + b3x3 + b12x1x2 + b13x1x3 + b23x2x3 + b123x1x2x3, где b0 = 0.073; b1 = 3.7510-3; b2 = -0.015; b3 = 0; b12 = -3.7510-3;

b13 = 3.7510-3; b23 = -510-3; b123 = 1.2510-3 – коэффициенты регрессии.

1. Разработана и создана экспериментальная установка для исследования электрического разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при атмосферном и пониженных давлениях в широком диапазоне I, U, dc, G и lc для различного состава электролита. Установка позволяет проводить экспериментальные исследования структуры электрического разряда, вольтамперных характеристик и распределения температуры на струи электролитического катода в диапазоне параметров U = 0.21.5 кВ, I = 0.012 А, lc = 190 мм, G = 0.58 г/с и dc= 1.53 мм.

2. На базе проведенных исследований установлено, что электрический разряд горит между струйным электролитическим катодом и ПЭЯА в диапазоне Р = 105103 Па. Выявлено, что ВАХ электрического разряда между струйным электролитическим катодом и ПЭЯА значительно зависит от G, dc, lc, а также от состава и концентрации электролита. Установлено, что значения напряжения и тока многоканального разряда имеют нормальную функцию распределения вероятности. Обнаружено, что плотность тока на электролитическом аноде подчиняется закону Геля при пониженных давлениях.

3. Выявлены основные формы электрического разряда: кольцевой формы вдоль струйного электролитического катода состоящего из множества электролитического катода, разряд диффузной формы между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом при Р = 105103Па, =0.180.95 м/с.

4. Обнаружен переход многоканального разряда в тлеющий разряд при пониженных давлениях от Р = 3.9104 Па до Р = 1.9104 Па, =0.18 м/с.

5. Разработаны и созданы устройства для получения многоканального и тлеющего разряда между струйным электролитическим катодом и проточной электролитической ячейкой-анодом в диапазоне Р = 105103 Па, U = 0.21.5 кВ, I = 0.012 А, lc = 190 мм, G = 0.58 г/с, =0.180.95 м/с и dc = 1.53 мм.

6. Разработаны методики:

- распыления меди;

- модификации полимерных материалов.

7. Получено уравнение регрессии для определенной дисперсности частиц порошка меди.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

Научная статья, опубликованная в издании, определенном ВАК 1. Каюмов Р.Р., Некоторые особенности многоканального разряда между струей электролита и электролитической ячейкой при атмосферном давлении / Р.Р. Каюмов, Ф.М. Гайсин // Теплофизика высоких температур. 2008. Т. 46, № 5. С. 784-800.

Работы, опубликованные в других изданиях 2. Каюмов Р.Р., Паровоздушный разряд между проточными электролитическим и металлическим электродами / Р.Р. Каюмов, М.Ф. Ахатов // Туполевские чтения: материалы междунар. молодежной научной конф., посвященной 1000-летию города Казани. Казань, 2005. Т. 2.С. 8-9.

3. Каюмов Р.Р., Формы многоканального разряда между струей электролита и электролитической ячейкой при атмосферном давлении / Р.Р. Каюмов, М.Ф. Ахатов, Ал.Ф. Гайсин // Туполевские чтения. Материалы междунар.

молодежной научной конф. Казань, 2007. Т. 2. С. 18-20.

4. Каюмов Р.Р., Характеристики многоканального разряда между струей электролита и электролитической ячейкой при атмосферном давлении / Р.Р. Каюмов, М.Ф. Ахатов, Ал.Ф. Гайсин // Туполевские чтения:

материалы междунар. молодежной научной конф. Казань, 2007. Т. 2.

С. 21-22.

5. Каюмов Р.Р., Исследование многоканального разряда между струйным катодом и электролитическим анодом при атмосферном и пониженном давлениях / Р.Р. Каюмов, М.Ф. Ахатов, Ал.Ф. Гайсин // Материалы VI междунар. конф. студентов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук». Томск, 2009. С. 124-126.

6. Kayumov R.R., Turbulent mixing of plasma and electrolyte in multi-channel discharge between a droplet and electrolyte / R. R. Kayumov, Al. F. Gaysin, E. E. Son, Az. F. Gaysin, F. M. Gaysin // Abstracts of Second International Conference and Advanced School «Turbulennt Mixing and Beyond». The Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics. Trieste (Italy), 2009. –P. 60.

7. Каюмов Р.Р., Многоканальный разряд между капельным катодом и электролитической ячейкой анодом / Р.Р. Каюмов, Э.Ф. Шакирова // Туполевские чтения: материалы междунар. молодежной научной конф.

Казань, 2009. Т. 2. С. 114-115.

8. Каюмов Р.Р., Особенности многоканальных разрядов между капельным катодом и электролитической ячейкой-анодом / Р.Р. Каюмов, А.Ф. Гайсин // Туполевские чтения: материалы междунар. молодежной научной конф. Казань, 2009. Т. 2. С. 117-118.

9. Каюмов Р.Р., Формы многоканального разряда между капельным катодом и электролитическим анодом при пониженном давлении / Р.Р. Каюмов, Д.А. Весельев, Аз.Ф. Гайсин, Ал.Ф. Гайсин // Сборник трудов 8-ой междунар. научно-практич. конф. «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (СанктПетербург, 27-28.10.2009 г.). СПб., 2009. С. 152-153.

10. Каюмов Р.Р., Вольтамперные характеристики разряда между капельным катодом и электролитическим анодом при пониженном давлении / Р.Р. Каюмов, М.Ф. Ахатов, Аз.Ф. Гайсин, Ал.Ф. Гайсин // Сборник трудов 8-ой междунар. научно-практич. конф. «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (Санкт-Петербург, 27-28.10.2009 г.). СПб., 2009. С. 154-155.

11. Каюмов Р.Р., Исследование многоканального разряда между струйным катодом и электролитическим анодом при атмосферном и пониженном давлениях / Р.Р. Каюмов, М.Ф. Ахатов, Ал.Ф. Гайсин // Материалы XXXVII междунар. конф. по физике плазмы и УТС. Звенигород, 2010.



 
Похожие работы:

«Корниенко Денис Олегович НЕЛИНЕЙНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МОД ОСЦИЛЛЯЦИЙ ЗАРЯЖЕННОЙ КАПЛИ И ЗАРЯЖЕННОГО СЛОЯ ЖИДКОСТИ НА ПОВЕРХНОСТИ ТАЮЩЕЙ ГРАДИНЫ 01.02.05 – Механика жидкости, газа и плазмы. АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Пермь – 2011 Работа выполнена в лаборатории математического моделирования физических процессов Ярославского государственного университета им. П.Г.Демидова Научный руководитель : доктор...»

«ВОЛОВ ВЯЧЕСЛАВ ТЕОДОРОВИЧ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ЭНЕРГООБМЕНА В СИЛЬНОЗАКРУЧЕННЫХ СЖИМАЕМЫХ ПОТОКАХ ГАЗА И ПЛАЗМЫ 01.02.05 – Механика жидкости, газа и плазмы Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук КАЗАНЬ – 2011 Самарский государственный университет путей сообщений Официальные оппоненты : член-корр. РАН, доктор физико-математических наук, профессор Алексеенко Сергей Владимирович; доктор физико-математических наук, профессор Мазо...»

«ИЛЬИН Илья Юрьевич МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ КОЛЕННОГО СУСТАВА ЧЕЛОВЕКА ПРИ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ (Специальность 01.02.08 - биомеханика) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург 2001 Работа выполнена в Санкт-Петербургском Государственном Техническом Университете Научные руководители: доктор технических наук, профессор Шолуха В.А. доктор биологических наук, профессор, заслуженный работник высшей школы РФ Зинковский А.В....»

«ЯРУЛЛИН РУСТАМ РАИСОВИЧ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ И ОСТАТОЧНАЯ ДОЛГОВЕЧНОСТЬ НАСАДНОГО ДИСКА ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ С ПОВРЕЖДЕНИЕМ В ШПОНОЧНОМ ПАЗУ 01.02.06 – Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Саратов – 2009 Работа выполнена в лаборатории Вычислительная механика деформирования и разрушения Исследовательского центра проблем энергетики Учреждения Российской академии наук Казанского...»

«АСЕЕВА Наталья Владимировна ЧИСЛЕНОЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНЫХ ТЕЧЕНИЙ И ВОЛН В СРЕДАХ СО СЛОЖНОЙ ГЕОМЕТРИЕЙ 01.02.05 – МЕХАНИКА ЖИДКОСТИ, ГАЗА И ПЛАЗМЫ Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Нижний Новгород, 2007 1 Работа выполнена на кафедре Информационные системы и технологии Нижегородского филиала Государственного университета – Высшая школа экономики, г. Нижний Новгород и на кафедре Прикладная математика...»

«Руди Юрий Анатольевич МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГОРЕНИЯ ВНУТРЕННИХ ЗАКРУЧЕННЫХ ПОТОКОВ И ФОРМИРОВАНИЯ ОГНЕННЫХ СМЕРЧЕЙ 01.02.05 – Механика жидкости, газа и плазмы Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Томск – 2009 Работа выполнена на кафедре физической и вычислительной механики Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Томский государственный университет доктор физико-математических...»

«РОМАНОВСКИЙ Александр Игоревич ДИНАМИКА ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ МАШИН С АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ ПРИ НЕСИММЕТРИИ ФАЗНЫХ ТОКОВ Специальность 01.02.06 – Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Иркутск – 2012 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Иркутский государственный университет путей сообщения Научный руководитель : доктор технических наук, профессор Лукьянов Анатолий Валерианович Официальные...»

«Мамонов Сергей Викторович ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-РАСЧЕТНЫЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МНОГОСЛОЙНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ ПОКРЫТИЙ ТОНКОСТЕННЫХ АВИАЦИОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ Специальность: 01.02.06 - Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва - 2011 Работа выполнена в Московском авиационном институте (национальном исследовательском университете). Научный руководитель : доктор...»

«УДК 539.374 Быстриков Сергей Константинович ИССЛЕДОВАНИЕ НЕКОТОРЫХ ЗАДАЧ О РАСТЕКАНИИ ТОНКОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО СЛОЯ ПО ПОВЕРХНОСТЯМ ДЕФОРМИРУЕМЫХ УПРУГИХ ТЕЛ 01.02.04 механика деформируемого твердого тела АВТОРЕФЕРАТ ДИССЕРТАЦИИ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИХ НАУК Москва 2006 2 Работа выполнена на кафедре Высшая математика Московского государственного технического университета МАМИ при поддержке гранта РФФИ № 06-08-00391а. Научный руководитель :...»

«Крайко Алла Александровна ПРОФИЛИРOВАНИЕ СОПЕЛ И ПЕРЕХОДНЫХ КАНАЛОВ РЕАКТИВНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ 01.02.05 – механика жидкости, газа и плазмы Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Москва – 2014 Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии Центральный институт авиационного моторостроения им. П. И. Баранова Научный руководитель : доктор технических наук, профессор, Крашенинников Сергей Юрьевич Официальные...»

«Проворникова Елена Александровна НЕСТАЦИОНАРНЫЕ ТЕЧЕНИЯ ЧАСТИЧНО-ИОНИЗОВАННОЙ ПЛАЗМЫ С УЧЕТОМ ЭФФЕКТОВ ПЕРЕЗАРЯДКИ НА ГРАНИЦЕ ГЕЛИОСФЕРЫ И В МЕЖЗВЕЗДНОЙ СРЕДЕ 01.03.03 – Физика Солнца 01.02.05 – Механика жидкости, газа и плазмы АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук Москва – 2013 Работа выполнена на кафедре аэромеханики и газовой динамики механикоматематического факультета ФГОУ ВПО Московский государственный университет имени...»

«Чепель Антон Геннадьевич МОДЕЛИРОВАНИЕ ТУРБУЛЕНТНОГО ЗАКРУЧЕННОГО ТЕЧЕНИЯ И ПРОЦЕССОВ РАЗДЕЛЕНИЯ ТОНКОДИСПЕРСНЫХ ПОРОШКОВ В ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ АППАРАТАХ (01.02.05 – механика жидкости, газа и плазмы) Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук Томск 2009 Работа выполнена на кафедре прикладной аэромеханики ГОУ ВПО Томский государственный университет Научный руководитель : доктор физико-математических наук, профессор Шваб...»

«Костеренко Виктор Николаевич МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ПРОЦЕССОВ ВЕНТИЛЯЦИИ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК УГОЛЬНЫХ ШАХТ 01.02.05 – Механика жидкости, газа и плазмы Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук Томск - 2011 2 Работа выполнена в государственном общеобразовательном учреждении высшего профессионального образования Томский государственный университет Научный руководитель : доктор технических наук, Палеев Дмитрий...»

«Шереметьева Ульяна Михайловна МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ТОКСИЧНЫХ КОМПОНЕНТОВ ТОПЛИВА ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЖИДКОСТНЫХ РАКЕТ 01.02.05 – механика жидкости газа и плазмы АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Томск 2006 Работа выполнена в Томском государственном университете Научный руководитель доктор физико-математических наук, профессор Архипов Владимир Афанасьевич Официальные оппоненты доктор физико-математических...»

«Худобина Юлия Петровна МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕЧЕНИЙ НЕОДНОРОДНОЙ НЕСЖИМАЕМОЙ ЖИДКОСТИ 01.02.05 – Механика жидкости, газа и плазмы Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Томск - 2009 Работа выполнена на кафедре динамики полета ГОУ ВПО Томский государственный университет и НИИ прикладной математики и механики ТГУ Научный руководитель : кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник НИИПММ при ТГУ Либин...»

«Козин Александр Васильевич ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ РАЗВИТИЯ ВИХРЕВЫХ ДВИЖЕНИЙ И ТЕПЛОВОЙ КОНВЕКЦИИ В ГОРИЗОНТАЛЬНОМ СЛОЕ ЖИДКОСТИ С ЭЛЕКТРИЧЕСКИ ЗАРЯЖЕННОЙ СВОБОДНОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ 01.02.05 - механика жидкости, газа и плазмы АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Москва – 2011 Работа выполнена в Ярославском государственном университете им. П.Г. Демидова Научный...»

«МАРКОВ ИВАН ПЕТРОВИЧ ГРАНИЧНО-ЭЛЕМЕНТНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ ОДНОРОДНЫХ ТРЕХМЕРНЫХ ЭЛЕКТРОУПРУГИХ И АНИЗОТРОПНЫХ УПРУГИХ ТЕЛ Специальность 01.02.04 – Механика деформируемого твердого тела Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Нижний Новгород – 2014 Работа выполнена в федеральном государственном автономном образовательном учреждении высшего образования Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (НИИМ...»

«КАТУШКИНА ОЛЬГА АЛЕКСАНДРОВНА КИНЕТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МЕЖЗВЕЗДНЫХ АТОМОВ ВОДОРОДА В ГЕЛИОСФЕРЕ И АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ SOHO/SWAN ПО РАССЕЯННОМУ СОЛНЕЧНОМУ ЛАЙМАН-АЛЬФА ИЗЛУЧЕНИЮ Специальность - 01.03.03 – Физика Солнца 01.02.05 – Механика жидкости, газа и плазмы АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук МОСКВА - 2013 Работа выполнена на кафедре аэромеханики и газовой динамики механикоматематического...»

«САФИУЛЛИНА Марина Вадимовна ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЕСТЕСТВЕННОЙ КОНВЕКЦИИ В ДВУХМЕРНОЙ И ТРЕХМЕРНОЙ НАКЛОННЫХ ПОЛОСТЯХ 01.02.05 – механика жидкости, газа и плазмы АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Тюмень – 2008 2 Работа выполнена в лаборатории вычислительной гидродинамики ГОУ ВПО Тюменский государственный университет Научный руководитель : доктор физико-математических наук, профессор Зубков Павел Тихонович Официальные...»

«Хвалько Александр Александрович АЛГОРИТМЫ И ПРОГРАММА МОДЕЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ УНИФИЦИРОВАННЫХ КОНСТРУКЦИЙ БОРТОВОЙ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ ПЕРСПЕКТИВНЫХ СПУТНИКОВЫХ ПЛАТФОРМ ПРИ МЕХАНИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ Специальность 01.02.04 – Механика деформируемого твердого тела АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Томск 2011 2 Работа выполнена на кафедре прикладной аэромеханики ФГБОУ ВПО Национальный...»






 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.