Ионизация в пламени и электрическое поле - Степанов К.М.
Скачать (прямая ссылка):
Однако при более глубоком изучении вопроса тот же автор [75, 76] вынужден был отказаться от гипотезы, выдвинутой в работе {74]. Исследуя гидродинамические явления, сопровождающие прохождение тока через диэлектрики, Остроумов отметил, что поток горячего воздуха устремляется вниз к противоположному электроду. При этом измерения показали в электрической цепи наличие термоэлектронного тока, про-————————— ходящего через диэлектрик.
Электропроводность диэлектрика наблюдалась до деформации потока горячего воздуха и увеличивалась с дальнейшим усилением движения потока горячего воздуха вниз. На основании этого автор объясняет интенсификацию конвективного теплообмена в условиях электрического поля переносом тепла за счет движения заряженных частиц, т. е. «электрическим ветром».
Результаты экспериментов других авторов [68] также подтверждают, что теплообмен между теплоотдающей проволокой и воздухом наиболее интенсифицируется при коронном разряде, который способствует возникновению «электрического ветра». Оказалось, что при
Br PrVfl*0,00008V)
Рис. 164. Зависимость Nu3 = 0,0034 GrPrV (1 + 0.00008 V) для Аг; 02; С2Н2; С3Н6; С3Н8; С4Н10- С2Н5С1; (С2Н5)20 [5]
270
отсутствии коронного разряда влияние электрического поля исчезает при скоростях потока 5—10 м/сек, тогда как при коронном разряде при скорости потока 40—50 м/сек. При этом тепловая эффективность наложения электрического поля увеличивается с частотой переменного электрического поля (рис. 165).
Интенсификация теплообмена при наложении электрического тока в различных средах (воздух, гелий, аммиак, масло) была изучена Мо-раро.м [67], который также указывает на влияние коронного разряда и объясняет получаемый эффект термоэлектрической конвекцией-и ионизацией среды («электрическим ветром»).
Работа Бабоя, Бологи и Семенова [5] является одной из новых* и поэтому авторы имели возможность строго подойти не только к методике эксперимента, но и к теоретической трактовке получаемых результатов. Как и большинство исследователей, авторы работы [5] проводили эксперименты, пользуясь
проволокой. В опытах с воздухом экспе- —^—"~"~~' риментальная модель состояла из горизонтального цилиндра диаметром 17 мм, по оси которого фиксировалась медная проволока. На рис. 166 представлена эффективность наложения переменного электрического поля cle/щ в зависимости от прилагаемого потенциала. Определили также влияние температуры нити на эту зависимость.
Рассматривая ход кривых рис. 166, можно отметить следующие особенности процесса.
1. Интенсификация теплоотдачи при /„ = const с увеличением Е начинается с некоторого критического напряжения, равного в эксперименте 2 кв.
2. Все кривые характеризуются максимумом, который с ростом разности температур нити и среды сдвигается в сторону больших напряженностей.
Этот факт авторы объясняют действием теплового движения на ориентацию —~~"^' диполей: с повышением температуры для
получения максимальной эффективности аЕ/а0 необходимо организовать полную ориентацию диполей, что в свою очередь требует повышенной напряженности электрического поля.
I
1
/2
и у/Л
7
Ч U.K8
100 200 300 400 500 Напряженность поляЕ,к1/сн
Рис. 165. Зависимость теплоотдачи нагретой нити от частоты и напряженности электрического поля при tH = 135° С [68]
;. 2 и 3 — 50. 200 и 300 гц 4 — зависимость для посто-яиного тока
271
8
МЫ ,7
к В
1
3. Особо необходимо отметить, что с увеличением напряженности поля при всех равных условиях эффективность электрического поля а^/ао имеет тенденцию к снижению и в некоторых случаях (кривые 1—4) становится отрицательной, т. е. электрическое поле в этом
случае ухудшает теплообмен. ^^^^^^^^^^^^^^^^^^ Аналогичный эффект снижения
~~интенсивности теплообмена наблюдали Мотчлевич с соавторами [68], Зенфтлебен [223] и Калькер [145], объясняющие уменьшение теплоотдачи увеличением вязкости жидкости под действием электрического поля, а также Асманн, Кропнг [120] и Гротципгер [172], которые объясняют тот же эффект электролитической поляризацией, в результате чего на заряженной теплоотдающей поверхности образуется устойчивый пограничный слой. Через него тепло передается только теплопроводностью.
4. Колебания теплоотдающей нити, возникающие под действием переменного электрического поля, способствуют улучшению теплообмена.
5. Относительная эффективность электрического поля ая/а0 возраста-
———————ет при повышении температуры, достигая максимального значения 3,2. Несмотря на некоторую противоречивость результатов, полученных различными авторами, и трудность четкого теоретического обоснования влияния электрических полей на конвективный теплообмен в газах, представленный выше экспериментальный материал достаточно ценен и влияние электрического поля на теплоотдачу достаточно велико, чтобы считать целесообразным его практическое использование в промышленной теплотехнике и теплоэнергетике. С этой точки зрения работа Бергера и Дериана [130] является первой и поэтому очень важной. Она посвящена влиянию электрического поля на теплообмен в ядерном реакторе мощностью 2500 кет. В качестве теплоносителя использовали углекислый газ и воздух, подаваемые под давлением ЮО—200 кн/м2 (750—1500 мм рт. ст.) с максимальной скоростью 25 м/сек. Электрическое поле с потенциалом 3000 s создавалось между
