Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Теплотехника -> Степанов К.М. -> "Ионизация в пламени и электрическое поле" -> 21

Ионизация в пламени и электрическое поле - Степанов К.М.

Степанов К.М., Дьячков Г. Ионизация в пламени и электрическое поле — Издательство «Металлургия» , 1968. — 312 c.
Скачать (прямая ссылка): electro.djvu
Предыдущая << 1 .. 15 16 17 18 19 20 < 21 > 22 23 24 25 26 27 .. 39 >> Следующая

Такие молекулы, как 02, N2, Н2 и подобные им, не имеют собственного дипольного момента; это так называемые неполярные газы. Все другие двухатомные молекулы, состоящие из различных атомов, например СО, ОН, или молекулы с асимметричной геометрической структурой (Н20, СбН6, С2Н5ОН и т. п.) имеют собственный дипольный момент. Это так называемые полярные молекулы.
Во внешнем электрическом поле как неполярные, так и полярные молекулы поляризуются, стремясь установиться вдоль поля. При этом молекулярная поляризация Р неполярного газа описывается уравнением Клаузиуса — Массотти
п е— 1 М 4 ,, /ю-\
Р =-.—=—л.\ \а, (12о)
е-2 р 3
.266
а в случае полярного газа или жидкости — уравнением Дебая
Р ^ JLzil .^L=z±„NJa^A]t (126)
е -- 2 р 3 \ 3kT } '
где f—диэлектрическая постоянная; М — молекулярная масса;
р — плотность; Nл — число Авогадро; k — константа Больцмана; Т — температура;
Ро — собственный дипольный момент молекулы; а — коэффициент поляризации.
Из уравнения (125) следует, что молекулярная поляризация неполярных молекул — величина постоянная, так как значение а для каждого сорта молекул также постоянно. Таким образом, молекулярная поляризация неполярных газов не зависит от изменения давления, температуры и плотности среды.
Иначе ведут себя полярные газы: тепловое движение молекул, усиливающееся с увеличением температуры, нарушает ориентацию полярных молекул, обладающих собственным моментом рй. В результате чем выше температура, тем меньшее значение имеет второй член уравнения (126).
Во внешнем неоднородном электрическом поле молекулы диэлектрика с собственным или индуцированным дипольным моментом под действием сил электростатического взаимодействия будут перемещены в область с большей напряженностью поля. Величины силы f, под действием которой единичный диполь р0 перемещается в неоднородном электрическом поле, определяют из соотношения
f-A,(^-)cosa, (127)
/ДЕ \
где / — ) — градиент напряженности поля;
cos a — косинус угла ориентации диполя по отношению к направлению поля.
Таким образом, сила, действующая на диполь, увеличивается с увеличением градиента напряженности электрического поля. В результате действия этих сил молекулы диэлектрика втягиваются в межэлектродное пространство, тем самым создавая в нем дополнительное давление. Эти выводы справедливы для изотропных диэлектриков с равномерным температурным полем.
267
Сложнее протекает процесс при суперпозиции двух неоднородных полей: электрического и температурного. Из уравнения (126) видно, что с увеличением температуры значение диэлектрической постоянной ? уменьшается. Если принять схему, в которой максимум напряженности электрического поля примерно совпадает с максимумом температуры (рис. 163), т. е. к теплоотдающей поверхности приложен электрический потенциал U, то молярные объемы диэлектрика, имеющие более низкую температуру Гт1п и, следовательно, более высокие значения диэлектрической постоянной Emai И МОЛекуЛЯрНОЙ ПОЛЯриЗЭЦИИ Р,
будут перемещены в область электрического ПОЛЯ С ?тах И ВЫТССНЯТ ИЗ ЭТОЙ об-
ласти молекулярные объемы, характери-Рис. 163. Схема, объясняю- зуемые максимальной температурой Ттлх щая термоэлектроко.шекцню и минимальной emln. В результате в объ-——————— еме диэлектрика с неоднородным температурным полем под действием градиента напряженности электрического поля возникает конвективный массо-и теплообмен, вследствие чего должно происходить выравнивание температуры по объему диэлектрика, увеличение теплосъема с поверхности нагрева и уменьшение температуры последней.
Объяснение влияния электрического поля на конвективный теплообмен поляризационным взаимодействием справедливо для идеальных диэлектриков, в которых при наложении электрического поля не возникает заряженных частиц и не протекает электрический ток.
Первые экспериментальные подтверждения интенсификации теплообмена при наложении электрического поля были получены Зенфтле-беном и соавторами [215—221] и Бонвиттом [139]. Эффективность электроконвекции в работах Зенфтлебена и его соавторов изучалась в зависимости от природы газа, давления, температуры и разности температур между теплоотдающей поверхностью и средой при различной напряженности электрического поля.
В дальнейшем [222] математическая обработка экспериментальных данных позволила получить критериальное уравнение конвективного теплообмена в условиях электрического поля
Nu, = 0,0034Gr/VV (1 + 0,00008V). (128)
В этом уравнении связь теплообмена с напряженностью электрического поля Е, коэффициентом поляризации а и дипольным моментом молекул р0 осуществляется посредством критерия Зенфтлебена
268
2Ро
X, Е-
\ 1 3ftГ < (j 29)
4r.\lg
Крониг и Шварц [190] для описания теплоотдачи свободной конвекцией в электрическом поле предлагает аналогичный критерии Кронига
L._ -"^'Г Г"|/;^ (~ ; 2РМ, (130)
который пропорционален критерию Зенфтлебена. Из соотношений (129) и (130) видно, что за рабочую гипотезу в том и другом случае принята поляризация [см. уравнение (126)].
Предыдущая << 1 .. 15 16 17 18 19 20 < 21 > 22 23 24 25 26 27 .. 39 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed