Ионизация в пламени и электрическое поле - Степанов К.М.
Скачать (прямая ссылка):
/ 2 3 1 5 6 7 8 9 U.xS
О 52 101 156 208 260 312 361 116 520 Напряженность поля Е, кб/см
Рис. 166. Зависимость относительного увеличения теплоотдачи от напряженности переменного электрического поля при свободной конвекции в воздухе [5]:
!, 2, 3 — /Н=33°С; 4 — 45" С; Л, S — 52° С; 7,8 — Ж С. Кривые /, 3, 5 и 7 — нить растянута; кривые 2, 4, 6 и 8 — без натяжения
272
тепловыделяющим элементом и стенкой канала теплообменника, которая служила анодом. В результате коэффициент теплоотдачи увеличился на 40%.
При более детальном исследовании процесса теплообмена в условиях электрического поля было выяснено, что коэффициент теплоотдачи возрастает пропорционально напряжению.
Влияние электрического поля на теплоотдачу от тепловыделяющего элемента уменьшалось с увеличением скорости потока.
В отличие от других авторов [5, 68] Бергер п Дериап получили уменьшение коэффициента теплоотдачи на 4% при небольших значениях напряженности поля и числа Репнольдса. Это уменьшение все более возрастает с увеличением давления среды.
Термоэлектроконвекцня в жидкостях
В жидких диэлектриках усиление конвективного теплообмена под действием электрических полей выражено более резко, чем в газах. Видимо, наряду с поляризационными силами, на действии которых основана теория электроконвективного теплообмена Зенфтлебена — Кронига, в жидкости с учетом ее физического состояния при наложении электрического поля как результат движения заряженных частиц может возникать электрокондуктивная конвекция, а также конвекция, вызванная электрострикцией молекул диэлектрика.
Как показали Лукодис и Юи [198], конвективный теплообмен в электростриктивных жидкостях при наложении неоднородного электрического поля с достаточной точностью описывается поляризационной теорией Зенфтлебена — Кронига.
Наблюдения Остроумова [75] показали, что при наложении постоянного электрического поля в жидкости возникают конвективные потоки от верхнего горячего электрода вниз с последующим поворотом к стенкам и вверх, т. е. в направлении, противоположном естественной конвекции. Причиной такого движения, так же как в газах, может быть «электрический ветер», т. е. процесс, когда заряженные частицы увлекают за собой всю массу жидкости.
Вклад тех или иных сил, возникающих при взаимодействии электрических полей с жидкостью, будет зависеть не только от электрических свойств молекул жидкости и градиента температур в ее объеме, но наряду с этим и от рода поля: его однородности и направленности.
|8 Заказ 60
273
Так, электрокондуктпвная конвекция в жидкости должна возникать (при наличии свободных заряженных частиц) в процессе наложения постоянного электрического поля с различным градиентом напряженности.
За счет частого изменения ориентации дмпольных молекул в переменных неоднородных электрических полях возможно возникновение вихревого движения, интенсивность которого, видимо, будет зависеть от напряженности и частоты переменного поля, а также от вязкости исследуемой жидкости.
Изучение электрокондуктпвного теплообмена в постоянных электрических полях проводилось, в частности, Шмидтом и Лейденфро-стом [213], Бабоем, Бологой и Семеновым [5], Балыгиным [6]. Шмидт и Ленденфрост, исследуя изменение теплопроводности органических
диэлектриков при наложении посто-——————^— янпого однородного электрического
поля с максимальной напряженностью 40 кв/см, установили, что теплопроводность трансформаторного масла увеличивается в 1,8 раза, парафина — в 24 раза, причем этот эффект усиливается с увеличением температуры исследуемого вещества.
Для уменьшения влияния конвекции эксперименты проводили на узких каналах шириной 2 и 4 мм.
Развивая эксперимент уже применительно к задачам промышленной теплотехники, Шмидт и Лейденфрост показали, что коэффициент теплопередачи к воде (через стенку) от трансформаторного масла, нагретого до 60° С и текущего со скоростью 0,12 м\сек, при наложении постоянного электрического поля напряженностью 70 кв/см увеличивался в 4,1 раза, тогда как гидравлическое сопротивление возросло лишь в 1,4 раза. ^—Интересный эксперимент по изучению динамики теплообмена в условиях неоднородного постоянного электрического поля был поставлен Балыгиным [6]. Установка представляла собой сосуд, заполненный трансформаторным маслом; два сферических электрода диаметром 120 мм
200 250
Время нагрева г мин
Рис. 167. Динамика изменения температуры жидкости в зависимости от времени при наложении электрического поля и в его отсутствии [6]
274
Г
I
л
о г
располагали по вертикали; верхний электрод нагревали и на пего же подавали высокое напряжение (60 кв). Температуру измеряли двумя термометрами, установленными вверху и внизу в непосредственной близости от электродов.
Вначале на 2,5 ч включали только нагрев верхнего шара; в течение этого времени верхние слои масла нагревали в основном посредством естественного конвективного теплообмена,
нижние — преимущественно теплопровод- —^~^~——"^—
ностью. В результате устанавливалось некоторое естественное температурное поле.
