Электрические и тепловые характеристики генераторов неравновесной газоразрядной плазмы с жидкими электродами

Тазмеев, Булат Харисович

Электрические и тепловые характеристики генераторов неравновесной газоразрядной плазмы с жидкими электродами тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.05 ВАК РФ

Тазмеев, Булат Харисович АВТОР

кандидата технических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Казань МЕСТО ЗАЩИТЫ

2000 ГОД ЗАЩИТЫ

01.02.05 КОД ВАК РФ

Диссертация по механике на тему «Электрические и тепловые характеристики генераторов неравновесной газоразрядной плазмы с жидкими электродами»

Автореферат диссертации на тему "Электрические и тепловые характеристики генераторов неравновесной газоразрядной плазмы с жидкими электродами"

На правах рукописи

РГБ ОД - а Й.0,1 иы

ТАЗМЕЕВ БУЛАТ ХАРИСОВИЧ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ТЕПЛОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЕНЕРАТОРОВ НЕРАВНОВЕСНОЙ ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ПЛАЗМЫ С ЖИДКИМИ ЭЛЕКТРОДАМИ

01.02.05 - механика жидкости, газа и плазмы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Казань - 2000

Работа выполнена в научно-исследовательской лаборатории кафедры физики Камского политехнического института

Научный руководитель -

доктор физико-математических наук, профессор Гайсин Ф.М.

Официальные оппоненты -

доктор технических наук, профессор Даутов Г.Ю.

доктор технических наук, профессор Аб дул лин И.Ш.

Ведущая организация -

АО «ВАКУУММАШ» г. Казань

Защита состоится « заседании диссертационного

2000 г., в _/0_

оо

часов

на заседании диссертационного совета Д 063.43.01 Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева по адресу. 420111, г. Казань, ул. К.Маркса, 10, зал заседаний.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке КГТУ им. А.Н. Туполева.

Автореферат разослан « /3 » ¿Г 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

к.т.н. ' з А.Г.Каримова

КЬЫ-5,0

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Газовые разряды с жидкими электродами представляют практический интерес как источники неравновесной плазмы с большим отрывом электронной температуры от температуры тяжёлых частиц. Газоразрядная плазма с такими свойствами даёт возможность получать недостижимые другими путями технологические эффекты, к числу которых относятся: полировка металлических поверхностей с одновременным уменьшением параметра шероховатости Яа от 0,40 до 0,20 мкм и менее; одностадийность получения мелкодисперсного порошка металлов; синтез органических соединений в растворах элеюгролитов и др. Перспективность использования генераторов неравновесной газоразрядной плазмы с жидкими электродами в этих целях подтверждается результатами многих экспериментальных исследований.

Однако возможности технологических применений генераторов неравновесной газоразрядной плазмы с жидкими электродами ещё мало изучены. Актуальность исследований в этом направлении обусловливается целым рядом причин: дешевизной жидких электродов, высокой степенью экологической чистоты технологических процессов с применением неравновесной плазмы газового разряда с жидкими электродами др.

В настоящее время нет теории газового разряда с жидкими электродами. Отсутствуют систематические экспериментальные исследования неравновесной плазмы газового разряда с жидкими электродами при повышенных токах и мощностях. Существующие способы получения газового разряда с жидкими электродами имеют ограниченные возможности создания потоков неравновесной плазмы. Всё это задерживает разработку генераторов неравновесной газоразрядной плазмы с жидкими электродами для практических применений.

Цель работы. Экспериментальное исследование неравновесной плазмы газового разряда с жидкими электродами и создание новых плазменньЬс генераторов с применением жидких электродов и пористых конструктивных элементов.

Поставленная цель достигается решением следующих основных

задач.

1. Создание экспериментальной установки для исследования газового разряда с жидкими электродами в диапазоне токов от 0,1 до 8 А и электрической мощности от 0,1 до 10 кВт.

2. Экспериментальное исследование неравновесной плазмы газового разряда с жидкими электродами в диапазоне токов от 0,1 до 8 А и мощности от 0,1 до 10 кВт.

3. Обобщение результатов экспериментальных исследований в виде эмпирических формул.

4. Разработка и создание новых генераторов неравновесной газоразрядной плазмы с применением жидких электродов и пористых конструктивных элементов.

Научная новизна.

1. Впервые экспериментально определены электрические и тепловые характеристики газового разряда атмосферного давления между жидким электролитным катодом и .твердотельным анодом в диапазоне токов от 1 до 4 А, мощности от 1 до 6 кВт и межэлектродного расстояния от 1 до 13 мм.

2. Разработан новый тип электрода - пористый электролитный катод, который впервые позволил создать стабильный газовый разряд в системах «жидкий катод - твердотельный анод» и «жидкий катод - жидкий анод» со всевозможными ориентациями плазменного столба в пространстве.

3. Разработан способ получения неравновесной плазмы газового разряда между пористым электролитным катодом и твердотельным анодом, который впервые позволил увеличить межэлектродное расстояние до 200 мм при атмосферном давлении.

4. Впервые создан и исследован газовый разряд атмосферного давления между пористым электролитным катодом и твердотельным анодом в диапазоне токов от 0,5 до 8 А при различных химических составах электролита в вертикальном и горизонтальном ориентациях плазменного столба в пространстве.

5. Впервые создан и исследован газовый разряд атмосферного давления между пористым электролитным катодом и жидким анодом в диапазоне токов 0,5 до 3,5 А при различных химических составах катода и анода в вертикальном и горизонтальном ориентациях плазменного столба в пространстве.

6. Впервые экспериментально исследованы расходные характеристики газового разряда с жидким катодом. Установлено, что с пористого электролитного катода испарение электролита происходит значительно интенсивнее, чем с поверхности жидкого электролитного катода.

7. Разработаны и созданы новые генераторы неравновесной газоразрядной плазмы с жидкими электродами.

Практическая ценность. Практическую ценность представляют: 1) электрод нового типа - пористый электролитный катод; 2) новые генераторы неравновесной плазмы, разработанные с применением жидких электродов и пористых конструктивных элементов; 3) эмпирические

формулы для расчёта электрических и тепловых характеристик газового разряда с жидкими электродами; 4) экспериментально апробированные рекомендации по применению газового разряда с пористым электролитным катодом для получения порошка оксидов железа и сварки тонкостенных заготовок и деталей стальных изделий.

На защиту выносятся.

1. Способы получения газового разряда между пористым электролитным катодом и жидким анодом при атмосферном давлении.

2. Способы получения газового разряда между пористым электролитным и твердотельным анодом при атмосферном давлении и больших межэлектродных расстояниях (до 200 мм).

3. Новые генераторы неравновесной плазмы, разработанные с применением жидких электродов и пористых конструктивных элементов.

4. Результаты экспериментального исследования неравновесной плазмы газового разряда между жидким электролитным катодом и твердотельным анодом в диапазоне токов от 1 до 4 Л, мощности от 1 до 6 кВт и межэлектродного расстояния от 1 до 13 мм при атмосферном давлении.

5.Результаты экспериментального исследования неравновесной плазмы газового разряда между пористым электролитным катодом и твердотельным анодом в диапазоне токов от 0,5 до 8 А, мощности от 1 до 8 кВт и межэлектродного расстояния от 5 до 200 мм при атмосферном давлении.

6. Результаты экспериментального исследования неравновесной плазмы газового разряда между пористым электролитным катодом и жидким анодом в диапазоне токов от 0,5 до 3,5 А, мощности от 1 до 6 кВт и межэлектродного расстояния от 5 до 25 мм при атмосферном давлении.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы использованы в ОАО КамАЗ (г. Набережные Челны) при разработке технологий процессов термообработки и сварки, а также установок для этих процессов.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на междунар. научно-техн. конф. «Механика машиностроения» (г. Наб. Челны - 1997), Пятой Европейской конф. по термическим плазменным процессам (г. Санкт-Петербург-1998), 5-ой междунар. научно.-техн. конф. «Машиностроение и техносфера на рубеже XXI века» (г. Севастополь -1998), междунар. научно-техн. конф. «Технико-экономические проблемы промышленного производства» (г. Наб. Челны - 2000), междунар. молодёжной научной конф. «Молодёжь - науке будущего» (г. Наб. Челны -

2000), а также представлены в материалах 9-ой Школы по плазмохимии для молодых учёных России и стран СНГ (г. Иваново - 1999), трудах Школы-семинара молодых учёных и специалистов под руководством академика РАН В.Е. Алемасова «Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в машиностроении» (г. Казань - 1999).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 11 работ, 6 из которых представлены в виде статей и 5 в виде тезисов докладов. Получено одно положительное решение о выдаче патента на изобретение.

Структура и объём работы. Работа состоит из введения, четырёх глав, выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 170 страницах машинописного текста, содержит 68 рисунков, 4 таблицы. Список использованной литературы составляет 146 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность, сформулированы основные цели и защищаемые положения, кратко изложено содержание диссертации.

В первой главе дан обзор и анализ опубликованных работ по исследованию и практическому применению газовых разрядов с жидкими электродами, рассмотрены примеры использования пористых элементов в конструкции генераторов газоразрядной плазмы и сформулированы задачи диссертационной работы.

В настоящее время из всего многообразия разрядов с жидкими электродами больше всех в поле зрения исследователей находятся разряды между поверхностью жидкого электролита и твердотельным электродом, размещённым над жидкостью. Данные разряды подразделяются на два вида: разряд с жидким электролитным катодом и разряд с жидким электролитным анодом. Эти разряды ориентированы только в вертикальном направлении. При этом межэлектродное расстояние не превышает несколько миллиметров. Большинство опубликованных работ посвящено исследованию разрядов с жидким электролитным катодом. Это обусловлено тем, что разряды с жидким электролитным катодом перспективны для ряда технологических процессов: 1) очистка и полировка поверхностей металлов; 2) получение мелкодисперсного порошка оксидов металлов (в частности оксидов железа); 3) плазмохимическое воздействие на состав электролита и др. Известны схемы генераторов газоразрядной плазмы с использованием плёночного и

струйного течений электролита. Однако такие генераторы плазмы имеют ограниченные возможности технологического применения. Следует отметить, что используемые в настоящее время способы не позволяют реализовать открытый газовый разряд при больших межэлектродных расстояниях. До сих пор разряд с жидкими электродами остаётся малоизученным как теоретически, так и экспериментально. Данные о его свойствах носят противоречивый характер.

В дуговых генераторах плазмы находят применение пористые конструктивные элементы. Исследования показывают, что подвод плазмообразующего газа через пористые элементы существенно влияет на свойства плазмы. При вдуве газа через пористый анод часть плазменного столба газового разряда, примыкающая к аноду, становится неравновесной, а также изменяется пространственная структура плазменного столба. В связи с этим возникает интерес к исследованиям по применению пористых элементов в генераторах газоразрядной плазмы с жидкими электродами. Поэтому в данной работе поставлена задача об использовании пористых элементов при разработке генераторов неравновесной газоразрядной плазмы с жидкими электродами как одна из основных.

Вторая глава содержит описание созданной экспериментальной установки, измерительной аппаратуры и методики измерений. Экспериментальная установка предназначена для исследования газового разряда между жидким и твердотельным, а также между двумя жидкими электродами при атмосферном давлении в диапазоне токов от 0,1 до 8 А и мощности от 0,1 до 10 кВт.

На рис. 1 принцип действия установки рассматривается на примере нового способа (положительное решение №98119022/06) получения газового разряда между двумя жидкими электродами. Одним из электродов является жидкость (А), налитая в электролитическую ванну. Другим электродом служит жидкость (Б), которая с помощью гидронасоса 5 подаётся из ёмкости 4 во внутреннюю полость пористого электролитного катода 3. Жидкость Б отсасывается из внутренней полости катода гидронасосом 6. Расход жидкости (Б) регулируется вентилями 7, 8 и контролируется ротаметром 9, манометром 10 и вакуумметром 11. Часть жидкости (Б) просачивается через пористое тело катода вниз. Поступление жидкости (Б) регулируется таким образом, чтобы вся просочившаяся вниз жидкость полностью испарялась с нижней поверхности пористого тела катода под действием плазмы газового разряда 12 и в то же время пористое тело катода полностью находилось в смоченном состоянии. Ток и напряжение на генераторах плазмы регулировались изменением выходного напряжения источника питания 1 в пределах 0 - 4500 В и ступенчатым изменением электрического сопротивления балластного

резистора 2 от 180 до 2000 Ом. Для сглаживания пульсаций напряжения использовалась батарея конденсаторов С ёмкостью 10 мкФ.

Напряжение на генераторе плазмы измерялось стрелочным прибором типа М 2016 класса точности 0,2 с добавочными резисторами. Ток I измерялся стрелочным многопредельным прибором типа М 2015 класса точности 0,2. Одновременно ток и напряжение записывались двухкоординатным потенциометром ПДП4-002.

Падения напряжений на жидких электродах измерялись методом соприкосновения электродов. Напряжение горения разряда U определялось как разность между напряжением на клеммах генератора плазмы и падением напряжения на жидком электроде (либо суммарным падением напряжения на двух жидких электродах). Статистическая обработка результатов измерений I и U производилась при доверительной вероятности 0,95. Относительная погрешность измерения I не превышала 1,5%, относительная погрешность измерения U составляла в зависимости от режима работы пористого катода от 2 до 5%.

Тепловые потери Q„ на пористом электролитном катоде определялись калориметрическим способом. В экспериментах поддерживались постоянными: температура электролита на входе, давление напора электролита на входе и разрежение на выходе (в случае пористого электролитного катода). Давление на входе было в пределах (1,1 - 1,5)-105 Па в зависимости от режима работы генератора плазмы, а разрежение на выходе пористого электролитного катода составляло (0,95-0,8)-105 Па.

Тепловой поток QK на пористый электролитный катод и массовая скорость ш испарения электролита измерялись по следующей методике. Электролит на катод подавался насосом из мерной ёмкости с объёмом 18-10'3 м3 и обратно возвращался в эту же ёмкость. Предварительно в течении 10 минут электролит «прирабатывался» (генератор работал при токе порядка 2 А). За это время показатель рН электролита стабилизировался. По истечении 10 минут рН изменялся незначительно. Таким образом достигалась неизменность электропроводности электролита в опытах. Показатель рН и начальная температура электролита были одинаковы во всех опытах.

По результатам измерений поток тепла на катод вычислялся по формуле

Q. = Q.-Qr+CL„. О)

где QR,QKn - мощность джоулевого тепловыделения на катоде и мощность, затраченная на нагрев и парообразование испарившегося электролита.

Тепловой поток на жидкий электролитный катод определялся по аналогичной методике. В этом случае мерная ёмкость с электролитом

служила жидким катодом. Во время горения разряда межэлектродное расстояние ( корректировалось с помощью координатного устройства относительно уровня электролита в ёмкости (рис. 1).

Рис. 1.

Статистическая обработка результатов измерений электрических величин производилась при доверительной вероятности 0,95, а тепловых -0,9. При этом относительные погрешности и С>к не превышали

20%, а относительные погрешности составили не более 5%.

Здесь N и - мощности разряда и генератора, т- массовая скорость испарения электролита.

Температуры потока плазмы и плазменного столба разряда измерялись термопарой ПР - 30/6 с диаметром термоэлектродов 0,4 мм. Свободные концы термоэлектродов выводились к клеммам двухкоординатного самопишущего потенциометра ПДП4-002 на канал с чувствительностью 1 мВ/см, внутреннее сопротивление которого составляло 38,3 кОм. В этих условиях приборная погрешность измерения не превышала 10 °С.

Порошок оксидов металлов исследовался с использованием методов рентгеноструктурного анализа и мёссбауэровской спектроскопии. Рентгеновские исследования проводились на дифрактометре ДРОН-3. Размеры частиц порошка определялись с помощью микроскопа МБС-9.

В третьей главе содержатся описания способов получения газового разряда с пористым электролитным катодом и новых генераторов

неравновесной газоразрядной плазмы, а также приведены вольтамперные и обобщённые электрические характеристики газового разряда с жидкими электродами.

и,В

3,6

1500

1000

8 7 Ъ-1 Л-4 е - 7 [Шакиров ЮМ. и др.] 2,4 9-2 V- 5 [Гизатуллина Ф.А. и др.]

с-3 О"6

3,6

чф

500

1,0

2,0

1,А

Рис. 2.

В настоящее время наиболее изученным является газовый разряд, получаемый между жидким электролитным катодом и твердотельным анодом. Однако разряд изучен в ограниченном диапазоне токов, практически не превышающих 1 А. В случае использования в качестве электролита технической воды ВАХ получались падающими (линии 7, 8 на рис. 2). Исследование разряда при высоких значениях тока выявило новые закономерности ВАХ. Во-первых, ВАХ не являются падающими. Во-вторых, напряжение горения разряда и зависит в некоторой степени от диаметра металлического анода. При диаметре анода 5 мм ВАХ заметно возрастает (прямая 1, рис. 2). С увеличением диаметра анода возрастание ВАХ ослабевает (прямые 4 и5) и при больших диаметрах анода (порядка 40 мм и более) ВАХ становится горизонтальной (линии 3 и 6, рис. 2). Возрастание и при малых диаметрах анода обусловлено механическим воздействием со стороны плазменного столба на жидкий электрод. В области катодного пятна образуется визуально наблюдаемое углубление. Из-за этого I растёт, что и приводит к увеличению и, фиксируемого измерительным прибором. Таким образом, если учесть увеличение е, то ВАХ должна быть горизонтальной и при малых диаметрах анода. Эксперименты показали, что ВАХ остаётся горизонтальной при любом составе электролита, используемого в качестве жидкого катода.

Разряд имеет многоканальную структуру во всём исследованном диапазоне токов. Разрядные каналы визуально хорошо наблюдаются. С увеличением тока число разрядных каналов возрастает. Это происходит до тех пор, пока не появляются контрагированные разрядные каналы.

Полученные в данной работе ВДХ относятся к стабильному режиму горения разряда без контрагированиых каналов. При этом привязка разряда к обоим электродам является распределённой. ВАХ получены для режимов, когда электродные «пятна» занимают полностью поверхность твердотельного анода.

Дн ©ч

~т

и и

Рис. 3.

Для создания генераторов неравновесной газоразрядной плазмы с жидкими электродами новые возможности открывает разработанный в данной работе пористый электролитный катод. С пористым электролитным катодом разряд можно получить и поддерживать со всевозможными ориентациями плазменного столба в пространстве (рис. 3). Схема с кольцевым анодом, представленная на рис. 36, использована для разработки линейного генератора неравновесной плазмы.

Режимы работы пористого электролитного катода можно разделить на следующие: влажный, кипящий и плёночный (рис. 4). Анод генератора плазмы может быть как твердотельным (рис. За, б, в), так и жидким (жидкость А на рис.1 и Зг). Плёнка жидкого электролитного анода А (рис. Зг) образуется путём тангенциальной подачи электролита на внутреннюю поверхность цилиндрического токоподвода. Данная схема (рис. Зг) использована для разработки коаксиального генератора неравновесной плазмы. Независимо от агрегатного состояния анода при любой ориентации разряда в пространстве ВАХ получились -практически горизонтальными. На рис.5 представлены ВАХ разряда между пористым электролитным катодом О = 90 мм и твердотельным анодом (с диаметрами 30 (1), 38 (2), 65 (3) мм) при расположении электродов по схеме (рис. За): верхний - анод, нижний - катод (электролитом является техническая вода).

Пористый электролитный катод позволил получить и поддерживать открытый газовый разряд в диапазоне I от 1 до 200 мм. Максимальное межэлектродное расстояние зависит от химического состава электролита (таблица 1). Использование в качестве электролита растворов солей щелочных металлов и щелочей привело к значительному увеличению Значение 200 мм, реализованное при использовании в качестве

электролита водного раствора ЫаС1 с концентрацией 0,5% по массе, на порядок величины больше, чем (в других известных способах получения открытого газового разряда с жидкими электродами.

и,В

2000

ШМ

1000

плёночный о

Рис. 4.

АДА

на—а-Ох

-о—

Л-1 о-2

р-З

1,0 2,0 Рис. 5.

( =25 мм £=20 мм

£=15 мм -о-Р

£ = 10 мм -а-□

(= 5 мм -а-а

1,А Таблица 1

д &

№ п/п Электролит е тах > мм

жидкий электролитный катод пористый электролитный катод диаметр пористого тела 40 мм

1 Техн.вода 16 46

2 СиЯ04 0,5% 20 45

3 КОН 0,2% 18 70

4 1МаНС030,5% 20 150

5 ЫаС1 0,05% 20 45

6 КаС1 0,5% 20 200

7 КаС1 1,0% 20 ■ 160

£ №С1 3,0% 20 170

Экспериментальное исследование газового разряда между пористым электролитным катодом и жидким электролитным анодом показало, что химический состав жидкого анода практически не влияет на напряжение горения разряда. ВАХ разряда зависит в основном от химического состава жидкого катода. Этот вывод, а также выше указанный факт о поддержании разряда при значительно больших С объясняется тем, что пористый электролитный катод формирует поток плазмы, направленный от катода к аноду.

Отличительной особенностью газового разряда с жидким катодом является то, что в режимах горения без контрагированных каналов напряжённость поля Е в плазменном столбе является величиной практически неизменной. Из анализа полученных В АХ установлено, что, в случае использования в качестве электролита технической воды, напряжение горения разряда с погрешностью +100 В может быть рассчитано по формуле

и = и„+Е-*, (2)

где иг = 650 В и Е = 8-10* В/м.

В четвёртой главе представлены результаты экспериментального исследования теплового баланса на жидком катоде, приведены экспериментальные и расчётные характеристики положительного столба и рассмотрены практические применения плазмы газового разряда с пористым электролитным катодом.

Постоянство Е является причиной линейной зависимости основных энергетических и тепловых характеристик разряда от тока и I (рис. 6 и 7). Характер зависимости N и от 1 одинаков и для пористого электролитного катода, и для жидкого электролитного катода. Экспериментальные значения С), с погрешностью ±15% совпадают с расчётом по формуле

=3,55-1 ОМ-Г'3. (3)

Теплота частично отводится вовнутрь катода и частично расходуется на испарение электролита. Пары электролита поступают в область газового разряда и таким образом происходит частичная регенерация (Зк. Причём, в случае пористого электролитного катода происходит более полная регенерация тепла, т.к. с такого катода

электролит испаряется интенсивнее, чем с открытой поверхности жидкости. Это подтверждается экспериментальными данными, приведёнными на рис. 8. Как видно, при одном и том же токе массовая скорость испарения гп в случае пористого электролитного катода (2) в 2 -2,5 раза больше, чем в случае жидкого электролитного катода (1) в электролитической ванне.

В случае пористого электролитного катода ш зависит от режима работы катода. Наибольшая массовая скорость испарения получается в режиме кипящего катода. В режиме плёночного катода ш прямо пропорционально току (рис. 8). При изменении межэлектродного расстояния ( массовая скорость испарения гп меняется незначительно (рис. 9). Поток тепла на катод тоже слабо зависит от межэлектродного расстояния I (рис. 7). Таким образом, чем больше межэлектродное расстояние (, тем большая часть энергии разряда идёт на нагрев плазмы. Это подтверждается результатами измерения температуры. Например, при увеличении С от 10 до 20 мм температура плазмы положительного столба разряда с пористым электролитным катодом (техн. вода) в режиме I = 1,5 А возросла от 1000°С до 1500°С. Повышение тока приводит к увеличению среднемассовой температуры плазмы. На выходе из линейного генератора среднемассовая температура потока плазмы была 1800°С и более.

Анализ экспериментальных электрических и тепловых характеристик газового разряда с жидким катодом показал, что разряд состоит из множества одинаковых токопроводящих каналов и в каждом отдельно взятом канале формируется предельный участок положительного столба. То, что разряд горит при атмосферном давлении, а также малая степень ионизации плазмы создают предпосылки для упрощения уравнения закона сохранения энергии. Для предельного участка положительного столба это уравнение записывается в виде

Решение уравнения (4) с применением методов, принятых в рамках канаповой модели дугового разряда, даёт формулы, связывающие тепловые и электрические параметры плазмы положительного столба. Для вычисления плотности тока концентрации электронов пс и степени ионизации плазмы ас в отдельном разрядном канале получены следующие формулы

„ . и^кт

•I ~ г-п1 > Г-Г.2 ' • ** гл2 • * '

ЕЯ ЕЯ еис ЕЯ ех>ер

Сопоставление расчётов по этим формулам с экспериментальными данными о свойствах плазмы дугового и тлеющего разрядов позволило установить интервалы изменения основных электрических и тепловых параметров отдельного разрядного канала.

Под воздействием плазмы разряда металлический анод малых размеров быстро нагревается, доходит до состояния плавления и распыляется. При этом получается мелкодисперсный порошок оксидов металла. Оптимальному режиму процесса получения порошка из углеродистых сталей соответствует плотность тока на стальном аноде 1,54,0 А/см2. При плотностях тока порядка б А/см2 и более разряд с пористым электролитным катодом использован для сварки металлов. Скорость сварки стальных листов с толщиной 0,5-1,5 мм по их кромке составила 515 м/час. Процесс сварки происходит без видимого задымления воздуха. Данный способ сварки рекомендуется прежде всего для тех случаев, когда изделиям предусмотрен малый срок эксплуатации.

Обозначения: X, р - теплопроводность и плотность газа; е, ое - заряд и дрейфовая скорость электрона; к - постоянная Больцмана; р - давление; /г,- первое собственное значение функции Бесселя нулевого порядка;

= \ЫТ

- функция теплопроводности; 5 = 5,- 5„,. Индексы: XV -

значение на границе разрядного канала; с - среднемассовое значение.

Основные результаты и выводы.

I. На основе анализа опубликованных работ по изучению газового разряда между твердотельным металлическим и жидким электродами, а также между двумя жидкими электродами выявлено современное состояние исследований в этом направлении.

2. Создана экспериментальная установка для исследования газового разряда с жидкими электродами при атмосферном давлении в диапазоне токов от 0,1 до 8 А и мощности от 0,1 до 10 кВт.

3. Впервые экспериментально определены электрические и тепловые характеристики газового разряда атмосферного давления между жидким электролитным катодом и твердотельным анодом в диапазоне токов от 1 до 4 А, мощности от 1 до 6 кВт и межэлектродного расстояния от 1 до 13 мм.

4. Разработан новый тип электрода - пористый электролитный катод, который впервые позволил создать стабильный газовый разряд в системах «жидкий катод - твердотельный анод» и «жидкий катод - жидкий анод» со всевозможными ориентациями плазменного столба в пространстве.

5. Разработан способ получения неравновесной плазмы газового разряда между пористым электролитным катодом и твердотельным анодом, который впервые позволил увеличить межэдектродное расстояние до 200 мм при атмосферном давлении.

6. Впервые создан и исследован газовый разряд атмосферного давления между пористым электролитным катодом и твердотельным анодом в диапазоне токов от 0,5 до 8 А при различных химических составах электролитов в вертикальном и горизонтальном ориентациях плазменного столба в пространстве.

7. Впервые создан и исследован газовый разряд атмосферного давления между пористым электролитным катодом и жидким анодом в диапазоне токов 0,5 до 3,5 А при различных химических составах катода и анода в вертикальном и горизонтальном ориентациях плазменного столб в пространстве.

8. Впервые экспериментально исследованы расходные характеристики газового разряда с жидким катодом. Установлено, что с пористого электролитного катода испарение электролита происходит значительно интенсивнее, чем с поверхности жидкого электролитного катода.

9. Разработаны и созданы новые генераторы неравновесной газоразрядной плазмы с жидкими электродами. Мощность генераторов составляет от 1 до 8 кВт. Массовый расход и среднемассовая температура потока плазмы сравнимы с соответствующими параметрами потока плазмы дуговых генераторов, мощность которых находится в том же диапазоне от 1 до 8 кВт.

10. Получены эмпирические формулы, которые позволяют рассчитать напряжение горения разряда с погрешностью ±100 В и тепловой поток на жидкий катод с погрешностью ±15%.

11. Экспериментально установлено, что электрические характеристики газового разряда между пористым электролитным

катодом и жидким анодом существенно зависят от состава жидкого катода, а состав жидкого анода практически не влияют на электрические характеристики разряда.

12. Выявлено, что тепловые потери на пористом электролитном катоде зависят от режима его работы. Наименьшие тепловые потери получаются в режиме влажного катода, когда на рабочую поверхность катода электролит поступает только в виде пара. При этом практически полностью происходит регенерация тепла, поступающего на катод от плазмы разряда.

13. Показано, что с увеличением межэлектродного расстояния доля тепла на нагрев неравновесной плазмы в энергетическом балансе электрического разряда с жидким катодом растёт. Преимуществом для нагрева неравновесной плазмы обладает пористый электролитный катод, так как позволяет поддерживать разряд при таких межэлектродных расстояниях, которые не реализуются с жидким электролитным катодом.

14. Экспериментально исследовано применение разряда с пористым электролитным катодом для получения оксидного порошка железа из углеродистых сталей марок сталь 20, сталь 45 и инструментальной стали У8. Установлено, что оптимальному режиму процесса получения порошка соответствует плотность тока на стальном аноде 1,5 - 4,0 А/см2.

15. Выработаны и экспериментально апробированы рекомендации по применению разряда с пористым электролитным катодом для сварки заготовок и деталей тонкостенных стальных изделий с толщиной стенки от 0,5 до 1,5 мм.

Основное содержание опубликовано в работах

1. Гайсин Ф.М., Загаров Р.Г., Тазмеев Б.Х. Некоторые результаты исследования объёмного парогазового электрического разряда атмосферного давления мощностью несколько кВт // Тезисы докладов Международной научно-технической конференции «Механика машиностроения»- Набережные Челны, 1997. Изд-во КамПИ. С. 46 - 47.

2. Tazmeev B.Kh., Khairullin A.Kh. HIGH VOLTAGE DISCHARGE BETWEEN TWO FLUIDS (UP TO 2 kW) I Fifth European Conference on THERMAL PLASMA PROCESSES.- St. Petersburg, 1998. P. 63.

3. Брянкин О.Ю., Тазмеев Б.Х. Многоканальный жидкостный электрический разряд как инструмент для локальной плазменной обработки поверхности крупноразмерных металлических заготовок // Прогрессивные технологии и системы машиностроения. Международный сб. научных трудов: Специальный выпуск - Материалы V международной научно-техн. конф. «Машиностроение и техносфера на рубеже XXI века» в г. Севастополе 8-11 сентября 1998 г. в 3-х томах. Т.1 - Донецк: ДонГТУ. Вып.6,1998. С. 115-116.

4. Гайсин Ф.М., Тазмеев Б.Х. Исследование атмосферного многоканального электрического разряда с жидким катодом в пористом диэлектрике // Материалы 9 Школы по плазмохимии для молодых учёных России и стран СНГ.- Иваново, 1999. Изд-во ИГХТУ. С. 242-243.

5. Тазмеев Б.Х. Исследование высоковольтного электрического разряда между металлическим анодом и жидким электролитным катодом при повышенных токах // Материалы 9 Школы по плазмохимии для молодых учёных России и стран СНГ.- Иваново, 1999. Изд-во ИГХТУ. С. 244-245.

6. Тазмеев Б.Х., Хайруллин А.Х. О вдуве паров электролита в многоканальный электрический разряд с жидким катодом // Онлайновый электронный научно-технический журнал «Информационные и социально-экономические аспекты создания современных технологий». КамПИ. 1999. http://kampi.kcn.ru/zhurnal.

7. Брянкин О.Ю., Тазмеев Б.Х. Высоковольтный парогазовый разряд с двумя жидкими электродами // Онлайновый электронный научно-технический журнал «Информационные и социально-экономические аспекты создания современных технологий». КамПИ. 1999. http://karnpi.kcn.ru/zhurnal.

8. Тазмеев Б.Х. Особенности тепломассообмена между электролитом и газоразрядной плазмой на пористом катодном узле // «Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении»: Труды Школы-семинара молодых учёных и специалистов под руководством академика РАН В.Е. Алемасова.- Казань; 1999. Изд-во «АБАК». С. 177179.

9. Тазмеев Б.Х. Электрический разряд с электролитным катодом и его электрические характеристики // Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева. Казань. 1999. №4. С. 71-76.

10. Тазмеев Б.Х., Тазмеев Х.К. Влияние состава электролита на характеристики электрического разряда с жидкими электродами II Тезисы докладов Международной научно-технической конференции «Технико-экономические проблемы промышленного производства».- Набережные Челны, 2000. Изд-во КамПИ. С. 108.

11. Гайсин Ф.М., Загиров Р.Г., Тазмеев Б.Х. Поле температур плазменной струи, истекающей из генератора электролитной плазмы // Тезисы докладов Международной молодёжной научной конференции «Молодёжь - науке будущего»,- Набережные Челны, 2000. Изд-во КамПИ. С. 13.

12. Тазмеев Б.Х., Тазмеев Х.К. Способ создания электрического разряда между двумя жидкостями и устройство для его осуществления // Положительное решение о выдаче патента на изобретение РФ по заявке 98119022/06. Приоритет от 19.10.98.

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата технических наук, Тазмеев, Булат Харисович

Обозначения.

Введение.

Глава 1. Обзор литературы.

1.1. Характеристики газового разряда между жидким неметаллическим и твёрдым электродами.

1.2. Практическое использование газовых разрядов с жидкими электродами.

1.3. Использование пористых элементов в газоразрядных устройствах.

1.4. Постановка задачи.

Глава 2. Экспериментальная установка и методика измерений.

2.1. Составные части экспериментальной установки и принцип их действия.

2.2. Электролитическая ванна.

2.3. Измерительная аппаратура. Методика проведения экспериментов и оценка точности измерений.

Глава 3. Электрические характеристики генераторов плазмы газового разряда с жидкими электродами.

3.1. Генераторы плазмы и их элементы.

3.1.1. Пористый электролитный катод.

3.1.2. Способы получения газового разряда с пористым электролитным катодом.

3.1.3. Коаксиальный генератор плазмы.

3.1.4. Линейный генератор плазмы.

3.2. Особенности газового разряда между электролитным катодом и металлическим анодом (объёмный разряд).

3.3. Вольтамперные характеристики разряда.

3.3.1. Разряд между жидким электролитным катодом и металлическим анодом.

3.3.2. Разряд между пористым электролитным катодом и металлическим анодом.

3.3.3. Разряд между пористым электролитным катодом и жидким электролитным анодом.

3.4. Влияние состава электролита на электрические характеристики разряда.

3.4.1. Разряд между жидким электролитным катодом и металлическим анодом.

3.4.2. Разряд между пористым электролитным катодом и металлическим анодом.

3.4.3. Разряд между пористым электролитным катодом и жидким электролитным анодом.

3.5. Обобщённые электрические характеристики разряда.

Глава 4. Тепловые характеристики генераторов плазмы и практические применения плазмы газового разряда с пористым электролитным катодом.

4.1. Тепловой баланс на жидком катоде.

4.2. Тепловые свойства потока плазмы.

4.3. Характеристики положительного столба разряда.

4.3.1. Уравнения, описывающие свойства положительного столба разряда, и их анализ.

4.3.2. Решение уравнений положительного столба в приближении каналовой модели.

4.3.3. Основные параметры отдельного разрядного канала.

4.4. Получение порошка оксидов железа.

4.5. Сварка металлов.

Выводы.

Введение диссертация по механике, на тему "Электрические и тепловые характеристики генераторов неравновесной газоразрядной плазмы с жидкими электродами"

Газовые разряды с жидкими электродами представляют практический интерес как источники неравновесной плазмы с большим отрывом электронной температуры от температуры тяжёлых частиц. Газоразрядная плазма с такими свойствами даёт возможность получать недостижимые другими путями технологические эффекты, к числу которых относятся: полировка металлических поверхностей с одновременным уменьшением параметра шероховатости Яа от 0,40 до 0,20 мкм и менее; одностадийность получения мелкодисперсного порошка металлов; синтез органических соединений в растворах электролитов и др. Перспективность использования генераторов неравновесной газоразрядной плазмы с жидкими электродами в этих целях подтверждается результатами многих экспериментальных исследований [ 1 - 5 и др.].

В связи с вышеизложенным, представляет интерес поиск новых способов получения плазмы газового разряда с жидкими электродами, а также экспериментальное исследование свойств такой плазмы с целью расширения возможностей её технологического применения. Данная диссертация, состоящая из четырёх глав посвящена решению этой актуальной задачи.

Вторая глава содержит описание экспериментальной установки для исследования неравновесной газоразрядной плазмы с жидкими электродами и методики измерений.

В третьей главе содержится описание разработанных генераторов плазмы и способов получения газового разряда с пористым электролитным катодом, рассмотрены особенности горения разряда с жидким катодом и приведены вольтамперные и обобщённые электрические характеристики газового разряда с жидкими электродами.

В четвёртой главе изложены результаты экспериментального исследования теплового баланса на жидком катоде, приведены экспериментальные и расчётные характеристики положительного столба и рассмотрены практические применения плазмы газового разряда с пористым электролитным катодом.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

1) впервые экспериментально определены электрические и тепловые характеристики газового разряда атмосферного давления между жидким электролитным катодом и твердотельным анодом в диапазоне токов от 1 до 4 А, мощности от 1 до 6 кВт и межэлектродного расстояния от 1 до 13 мм;

2) разработан новый тип электрода - пористый электролитный катод, который впервые позволил создать стабильный газовый разряд в системах «жидкий катод - твердотельный анод» и «жидкий катод - жидкий анод» со всевозможными ориентациями плазменного столба в пространстве;

3) разработан способ получения неравновесной плазмы газового разряда между пористым электролитным катодом и твердотельным анодом, который впервые позволил увеличить межэлектродное расстояние до 200 мм при атмосферном давлении;

4) впервые создан и исследован газовый разряд атмосферного давления между пористым электролитным катодом и твердотельным анодом в диапазоне токов от 0,5 до 8 А при различных химических составах электролита в вертикальном и горизонтальном ориентациях плазменного столба в пространстве;

5) впервые создан и исследован газовый разряд атмосферного давления между пористым электролитным катодом и жидким анодом в диапазоне токов 0,5 до 3,5 А при различных химических составах катода и анода в вертикальном и горизонтальном ориентациях плазменного столба в пространстве;

6) впервые экспериментально исследованы расходные характеристики газового разряда с жидким катодом; установлено, что с пористого электролитного катода испарение электролита происходит значительно интенсивнее, чем с поверхности жидкого электролитного катода;

7) разработаны и созданы новые генераторы неравновесной газоразрядной плазмы с жидкими электродами.

Практическую ценность представляют: 1) электрод нового типа -пористый электролитный катод; 2) новые генераторы неравновесной плазмы, разработанные с применением жидких электродов и пористых конструктивных элементов; 3) эмпирические формулы для расчёта электрических и тепловых характеристик газового разряда с жидкими электродами; 4) экспериментально апробированные рекомендации по применению газового разряда с пористым электролитным катодом для получения порошка оксидов железа и сварки тонкостенных заготовок и деталей стальных изделий.

На защиту выносятся следующие положения.

2. Способы получения газового разряда между пористым электролитным катодом и твердотельным анодом при атмосферном давлении и больших межэлектродных расстояниях (до 200 мм).

4. Результаты экспериментального исследования неравновесной плазмы газового разряда между жидким электролитным катодом и твердотельным анодом в диапазоне токов от 1 до 4 А, мощности от 1 до 6 кВт и межэлектродного расстояния от 1 до 13 мм при атмосферном давлении.

5. Результаты экспериментального исследования неравновесной плазмы газового разряда между пористым электролитным катодом и твердотельным анодом в диапазоне токов от 0,5 до 8 А, мощности от 1 до

8 кВт и межэлектродного расстояния от 5 до 200 мм при атмосферном давлении.

Заключение диссертации по теме "Механика жидкости, газа и плазмы"

выводы

1. На основе анализа опубликованных работ по изучению газового разряда между твёрдым металлическим и жидким неметаллическим электродами, а также между двумя жидкими неметаллическими электродами выявлено современное состояние исследований в этом направлении: большинство исследований проведены при сравнительно малых токах (порядка несколько сот миллиампер и меньше) и разряд практически не исследован при больших токах и мощностях, способы получения разряда имеют ограниченные технологические и иные возможности практического применения. Исходя из этих выводов поставлены задачи диссертации.

2. Создана экспериментальная установка для исследования газового разряда с жидкими электродами при атмосферном давлении в диапазоне тока от 0,1 до 8 А и мощности от 0,1 до 10 кВт.

4. Разработан новый тип электрода - пористый электролитный катод, который впервые позволил создать стабильный газовый разряд в системах «жидкий катод - твердотельный анод» и «жидкий катод -жидкий анод» со всевозможными ориентациями плазменного столба в пространстве.

5. Разработан способ получения неравновесной плазмы газового разряда между пористым электролитным катодом и твердотельным анодом, который впервые позволил увеличить межэлектродное расстояние до 200 мм при атмосферном давлении.

7. Впервые создан и исследован газовый разряд атмосферного давления между пористым электролитным катодом и жидким анодом в диапазоне токов от 0,5 до 3,5 А при различных химических составах катода и анода в вертикальном и горизонтальном ориентациях плазменного столба в пространстве.

11. Экспериментально установлено, что электрические характеристики газового разряда между пористым электролитным катодом и жидким анодом существенно зависят от состава жидкого катода, а состав жидкого анода практически не влияет на электрические характеристики разряда.

Список источников диссертации и автореферата по механике, кандидата технических наук, Тазмеев, Булат Харисович, Казань

1. Janca J., Kusmin S., Maximov A.I. and Talsky A. The investigation of the chemical action of the glinding and point are between the metallic electrode and water solution. 18th Symp. On Plasma Physics and Technol., Prague, 1997, p.277.

2. Валиев P.А., Гайсин Ф.М., Шакиров Ю.И. Влияние характеристик разряда на интенсивность образования и дисперсность порошка // Электронная обработка материалов. Кишинёв. 1991. № 3. С. 32-34.

3. Максимов А.И. Физика и химия взаимодействия плазмы с растворами // Материалы 9 Школы по плазмохимии для молодых учёных России и стран СНГ. Иваново. Изд-во ИГХТУ. 1999. С. 46-53.

4. Морозова Н.К., Галимова Р.К., Гайсин Ф.М., Хазиев P.M. ЯМР-исследование жидкостей, обработанных парогазовым разрядом // Вестник КГТУ им. А.Н.Туполева. Казань. 1997. № 1. С. 224-228.

5. Plante G. Recherches sur les phenomenes Produits dans les Liquides par de Courants Electriques de Haute Tension // C.R. Hebd. Seanses Acad. Sci. 1875. №80. P. 1133-1137.

6. Слугинов Н.П. Разряд гальванического тока через тонкий слой электролита//Журн. Русск. физ.-хим. общества. 1878. Т. 10. Вып. 8, физ. часть 2. С. 241-243.

7. Stark J., Guassuto L. Der Lichtbogen zwischen gekuhlten Electroden // Phys. Zeitscher., 1904. bd. 5. № 10. P. 264-269.

8. Klemenc A. New use of electrical energy for chemical processes (glow discharge electrolysis). Chimia (Schweiz), 1952. Vol. 6. №3. P. 177-180.

9. Hickling A. Ingram M.D. Contact glow discharge electrolysis. Trans. Farday Soc., 1964. Vol. 60. № 496, pt. 4. P. 783-793.

10. Сапрыкин В.Д. О природе свечения прианодного слоя при электролизе с выносным анодом // Электрохимия, 1965. Т. 1, №2. С. 234-236.

11. Сапрыкин В.Д. Случай образования промежуточного раствора от действия электрических разрядов между выносным анодом и концентрированным раствором соли щелочного металла при сверхвысоких поляризациях // Электрохимия, 1965. Т. 1, № 9. С. 11571161.

12. Onaka Н., Takamatsu Т. Discharge with a cathode of electrolyte solution. -Hirosima Daigaku Kogakubu. Kenkui Hokoku, 1968,Vol. 16, №2. P. 247254.

13. Лазаренко Б.Р., Факторович A.A., Дураджи B.H. Некоторые особенности низковольтного разряда в электролитах // Электронная обработка материалов, 1968. №2 (20). С. 3-10.

14. Sternberg Z. High current glow discharge with electrolyte as cathode. Gas discharges: International conference, 1970. London: Inst. Elect. Eng., 1970.

15. Лазаренко Б.Р., Белкин П.Н., Факторович А.А. Образование парогазовой оболочки при нагреве анода электронной плазмой // Электронная обработка материалов, 1970. №5. С. 16-20.

16. Факторович А.А., Галанина Е.К. Электрические разряды в электролитах // Электрохимическая обработка материалов / Под. ред. Ю.И. Петрова. Кишинев: Штиинца, 1971. С. 122-130.

17. Hickling A. Electrochemical process in glow discharge at the gas-solution interface modern aspects of electrochemistry. London: Butterworth, 1971, №6. P. 329-373.

18. Grabarz-OLivier J., Guilpin Ch. Etude des descharge electriques produites entre l'electrode et la solution // J. Chim. phys. et phys. Cim. biol., 1975. Vol. 72. №2. P. 207-214.

19. Davies R.A. and Hickling A. // J. of chemical Society, Î952. №9. P. 35953602.

20. Гайсин Ф.М., Сон Э.Е. Электрофизические процессы в разрядах с твёрдыми и жидкими электродами. Свердловск, 1989. 432 с.

21. Гайсин Ф.М., Сон Э.Е. Возникновение и развитие объёмного разряда между твёрдым и жидким электродами // Химия плазмы. Под. ред. Смирнова Б.М. М.: Энергоатомиздат, 1990. В. 16. С. 120 - 156.

22. Гайсин Ф.М., Сон Э.Е., Шакиров Ю.И. Объёмный разряд в парогазовой среде между твёрдым и жидкими электродами. М., Изд-во ВЗПИ. 1990. 92 с.

23. Son Е.Е., Gaisin F.M., Shakirov Y.I. Glow Discharge with Liquid Electrodes //Massachusetts Institute of Technology. USA. 1993. P. 58.

24. Шакиров Ю.И. Характеристики плазменной электротермической установки с жидким катодом. Дисс. на соискание уч. степени к.т.н -Ленинград. 1990. 132 с.

25. Гайсин Ф.М. Физические процессы в газовых разрядах с твёрдыми, жидкими, плазменными электродами. Дисс. на соискание уч. степени д.ф.-м.н М.: 1992. 507 с.

26. Лазаренко Б.Р. Коммутация тока на границе метан-электролит. -Кишинев: Штиинца, 1971. 75 с.

27. Лазаренко Б.Р., Дураджи В.Н., Факторович А.А. Вольт-амперные характеристики электрического разряда между металлическим и электролитным электродами // Электронная обработка металлов, 1972. №3 (45). С. 29-33.

28. Chang T.C. A model for voltage drops during dc discharges on moist surfaces. 7 th International conference Discharges and Appl., 1982. London: 1982. P. 458-459.

29. Гайсин Ф.М., Гизатуллина Ф.М., Камалов P.P. Исследование электрических характеристик самостоятельного разряда с жидким катодом. Деп. ВИНИТИ, №1153-83. Казань. 1983. 20 с.

30. Гайсин Ф.М., Гизатуллина Ф.А., Камалов P.P. Исследование электрических и тепловых характеристик самостоятельного разряда с жидким катодом. Деп. в ВИНИТИ 4. 03. 83. №1151-83.

31. Гайсин Ф.М., Гизатуллина Ф.А., Даутов Г.Ю. Характеристики самостоятельного тлеющего разряда в воздухе при атмосферном давлении // Тезисы докладов Всесоюзной конференции по физике низкотемпературной плазмы, сентябрь, 1983. JL, 1983. С. 33-35.

32. Гизатуллина Ф.А., Гайсин Ф.М. Тепловые и электрические характеристики разряда между электролитом и медным анодом // Тепло-и массообмен в химической технологии. Казань, Межвузовский сборник, 1983. С. 55-58.

33. Гизатуллина Ф.А., Гайсин Ф.М. Исследование электрического пробоя воздуха между электролитом и металлическим электродом // Низкотемпературная плазма. Казань: Межвузовский сборник, 1983. С. 43-51.

34. Гайсин Ф.М., Гизатуллина Ф.А., Камалов P.P. Энергетические характеристики разряда в атмосфере между электролитом и медным анодом. // Физика и химия обработки материалов, 1985. №4. С. 58-64.

35. Словецкий Д.И., Терентьев С.Д., Плеханов В.Г. Механизм плазменно-электролитного нагрева металлов // Теплофизика высоких температур, 1986. Т. 24. №2. С. 353-363.

36. Поляков O.B. Дисс. на соискание уч. степени к.т.н. «Физико-химические процессы в водных растворах, инициируемые анодными микроразрядами». Кемерово. 1989. 201 с.

37. Баринов Ю.А., Блинов И.О., Дюжев Г.А., Школьник С.М. Экспериментальное исследование разряда с жидкими электродами в воздухе при атмосферном давлении // Материалы конф. «Физика и техника плазмы». Т. 1. Минск. Беларусь. 1994. С. 123-126.

38. Гизатуллина Ф.А., Залялов Н.Г. Спектроскопическое исследование плазмы высоковольтного разряда с жидким катодом // Тезисы докладов Всесоюзного семинара по атомной спектроскопии. 22-26 октября 1990. -Ростов Великий, 1990. С. 86.

39. Абдуллин И.Ш., Гизатуллина Ф.А., Залялов Н.Г, и др. Спектроскопические исследования плазмы с жидким катодом // Тезисы III семинара по атомной спектроскопии. Черноголовка Моск. обл., декабрь 1992. С. 87.

40. Абдуллин И.Ш., Гизатуллина Ф.А., Залялов Н.Г. и др. Спектроскопические исследования высоковольтного разряда с жидким катодом // Тезисы VI конференции по физике газового разряда. 23-25 июня 1992. Казань, 1992. С. 233-234.

41. Абдуллин И.Ш., Гизатуллина Ф.А., Залялов Н.Г. Феноменологическое описание разряда с жидким катодом и его характеристики. Деп. в ВИНИТИ 4. 11. 93, №2762-В93. 34с.

42. Гизатуллина Ф.М. Разряд с жидким катодом в процессах обработки поверхностей. Дисс. на соискание учёной степени к.т.н,- Санкт -Петербург. 1995. 249 с.

43. Csepfalvit Т., Mezei P., Apai Р. Emission studies on a glow discharge in atmosferic pressure air using as a cathode // J. Phys. D.: Appl. Phys. 26 (1993) 2184-2188. Printed in the UK.

44. Блохин В.И., Пашкин С.В. Исследование анодного падения в высоковольтном разряде в поперечном потоке воздуха // Теплофизика высоких температур, 1976. Т. 14, №2. С. 378-379.

45. Грановский B.JL Электрический ток в газе (установившийся ток). -М.: Наука, 1971. 544 с.

46. Физика и техника низкотемпературной плазмы // Дресвин С.В., Донской А.В., Гольдфарб В.М., Клубникин B.C. М.: Атомиздат, 1972. 352 с.49. . Hill R.A. // J. Quant Spectros. And Radiat Transfer, 1967. № 7. P. 401.

47. Denaro A.R. and Hickling A. Glow Discharge Electrolysis in Aqueous Solutions // J. of the Electrochemical Society, 1958. V. 105. № 5. P. 265 -270.

48. Фрумкин A.H. Избранные труды. Электродные процессы. -М.: Наука, 1987. 336 с.

49. Кузьмин С.М., Крестов Г.А., Максимов А.И. Процессы реального переноса ионов из жидкости в газовую фазу (Аналитический обзор) // Институт химии неводных растворов РАН, Иваново. 1994. 18 с. Деп. в ВИНИТИ 06. 10. 94, №2305-В94.

50. Минагирашвили В.М., Максимов А.И., Кузьмин С.М. Влияние материала стенки на параметры плазмы // Институт химии неводных растворов РАН, Иваново. 1997. 19 с. Деп. в ВИНИТИ 20. 06. 97, №2115-В97.

51. Кузьмин С.М. Физико-химические аспекты взаимодействия неравновесной плазмы с водными растворами электролитов. Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук. Иваново, 1997.

52. Гайсин Ф.М., Галимова Р.К., Хакимов Р.Г. Многоканальный разряд в процессах получения тонких плёнок металла // Тезисы докладов научно-технической конференции «Проблемы и прикладные вопросы физики». -Саранск, 1993. С. 40.

53. Гайсин Ф.М., Галимова Р.К., Хакимов Р.Г. Обобщённые характеристики электрического разряда с жидким неметаллическим анодом // Тезисы докладов отчётной научно-технической конференции, посвящённой 50-ти летию НИЧ. Казань, 1994 года. Изд. КГТУ. С. 138.

54. Гайсин Ф.М., Галимова Р.К., Хакимов Р.Г. Парогазовый разряд с нетрадиционными электродами // Электронная обработка материалов, 1994. №5(179). С. 27-29.

55. Гайсин Ф.М., Гайсин А.Ф., Галимова Р.К., Даутов Г.Ю., Хакимов Р.Г., Шакиров Ю.И. Обобщённые характеристики парогазового разряда сжидкими электродами // Электронная обработка материалов, 1995. № 1 (181). С. 63-65.

56. Gaisin F.M., Galimova R.K., Khakimov R.K. Gas-vapour discharge between liquid non-metallic electrodes // Joint proceedings on aeronautics & astronautics (JPAA), Kazan state Technical university 1994. P. 69-72.

57. Галимова Р.К., Гайсин Ф.М., Хазиев P.M. Электротермическая установка в процессах обработки металлических поверхностей // Тезисы докладов международной научно-технической конференции молодых учёных и специалистов. Казань, 1996. С. 43.

58. Галимова Р.К. Плазменная электротермическая установка в технологии обработки металлических изделий // Тезисы докладов II республиканской научной конференции молодых учёных и специалистов. Казань, 1996. С. 43.

59. Морозова Н.К., Галимова Р.К. и др. ЯМР-исследование жидкостей, обработанных парогазовым разрядом // Вестник КГТУ им. Туполева. -Казань, 1997 г, №4. С. 224-228.

60. Гайсин Ф.М., Галимова Р.К. и др. Парогазовый разряд с жидким катодом // Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева. Казань, 1997 г., №4. С. 212-223.

61. Глинка Н.Л. Общая химия / Под ред. В.А. Рабиновича. -Л.: Химия, 1985. 704 с.

62. Коекин В.К. Воздействие паров воды на электрический разряд // Электронная обработка материалов. №6 (162), 1991. С. 38-41.

63. Гайсин Ф.М., Хакимов Р.Г. и др. Возникновение разряда между струёй электролита и твёрдым электродом // Тез. докл. 6-ой научно-технической конференции по физике газового разряда. Казань. 1992. С. 154-156.

64. Хакимов Р.Г. Характеристики плазменной электротермической установки с жидкими электродами. Автореферат дисс. на соискание учёной степени к.т.н. Санкт - Петербург. 1993. 18 с.

65. Гайсин Ф.М., Хакимов Р.Г., Шакиров Ю.И. Разряд в газе между струёй жидкости и твёрдым электродом // Тезисы докладов научно-технической конференции «Проблемы и прикладные вопросы физики». Саранск, 18-20 мая 1993. МГПИ. С. 34.

66. Гайсин Ф.М., Хакимов Р.Г., Шакиров Ю.И. Газовый разряд между неметаллическими электродами // Тезисы докладов научно-технической конференции «Проблемы и прикладные вопросы физики», Саранск, 18 -20 мая 1993. МГПИ-С. 12.

67. Стройкова И.К., Максимов А.И. Окисление красителей в водном растворе под действием тлеющего и диафрагменного разряда // Материалы 9 Школы по плазмохимии для молодых учёных России и стран СНГ. Иваново: ИГХТУ, 1999. С. 128-129.

68. A.c. № 1088086 (СССР) // Гайсин Ф.М., Гизатуллина Ф.А., Даутов Г.Ю. Устройство для получения тлеющего разряда при атмосферном давлении.1983.

69. A.c. 1367769 СССР. Устройство для получения стабилизированного разряда при атмосферном давлении // Гизатуллина Ф.А., Гайсин Ф.М., Даутов Г.Ю., Мухамедзянов Р.Ф., Басыров Р.Ш. Заявл. 15.09.87.

70. A.c. № 1199827 СССР. Электролит для получения никелевого порошка // Андрюшенко А.Н., Орлова Е.А., Шалыгина Е.М., Филатов A.B. Бюл. №47. 23. 12. 85.

71. Аверьянов Е.Е. Плазменное анодирование в радиоэлектронике. М.: Радио и связь, 1983. 80 с.

72. Анодные оксидные покрытия на металлах и анодная защита. // Под. ред. Франкевича И.И. Киев: Наукова думка, 1985. 278 с.

73. Валеев Р.А., Гайсин Ф.М., Шакиров Ю.И. и др. Свойства мелкодисперсного порошка окислов железа, получаемого плазмохимическим методом // Тезисы докладов научно-технической конференции «Прикладная мессбауэровская спектроскопия». Казань. 1990. С. 53.

74. Патент Р.Ф. № 2111284. Способ очистки поверхности изделия (варианты) // Гайсин Ф.М., Галимова Р.К. 20.05.98. Бюл. № 14.

75. Гайсин Ф.М. Способ очистки поверхности изделия. Патент РФ № 1441991, зарегистрирован 7.06.1993 г.

76. Гайсин Ф.М., Ильясов Р.Ш., Хакимов Р.Г. и др. Очистка металлов плазменной электротермической установкой с жидким катодом // Тезисы докладов научно-технической конференции «Проблемы и прикладные вопросы физики», Саранск, 18-20 мая, 1993. МГПИ. С. 35.

77. Орлов В.Ф., Чугунов Б.И. Электрохимическое формообразование. М.: Машиностроение, 1990. 240 с.

78. Попилов Д.Я. Электрофизическая и электрохимическая обработка материалов: Справочник 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1982. 400 с.

79. Ясногородский И.З. Нагрев металлов и сплавов в электролите. М.: Машгиз. 1949. 128 с.

80. Ясногородский И.З. Электрохимическая обработка материалов. М.: Машиностроение. 1971. С. 117-121.

81. Лазаренко Б.Р., Лазаренко Б.И. О структуре и сопротивлении приэлектродной зоны при нагреве металлов в электролитной плазме // Электронная обработка материалов. 1979. №1, С. 5-11.

82. Мурас B.C. // Сб. научных трудов ФТИ АН БССР, 1961. В. 7. С. 75-80.

83. Лазаренко Б.Р., Дураджи В.Н., Брянцев И.А. О структуре и сопротивлении приэлектродной зоны при нагреве металлов в электролитной плазме // Электронная обработка материалов. 1980. №2, С. 50-55.

84. Лазаренко Б.Р., Дураджи В.Н., Факторович A.A. Об особенностях электролитного нагрева при анодном процессе // Электронная обработка материалов. 1974. №3. С. 37-40.

85. Beilog E.N.I. Electrochem. Soc., 1950. Vol. -P. 133.

86. Аверьянов E.E. Справочник по анодированию. M.: Машиностроение. 1988. 224 с.

87. Черненко В.И., Снежко Л.А., Папанова И.И. Получение покрытий анодно-искровым электролизом // Изд. Химия. 1991. 128 с.

88. Аверьянов Е.Е. О возможных механизмах образования анодных окисных плёнок на алюминии, полученных плазменно-электролитическим методом. Деп. ВИНИТИ. №1613-76. Казань. 1976.

89. Аверьянов Е.Е. Изучение кинетики формовки и электрофизических параметров анодных окисных плёнок на алюминии, полученныхплазменно-электролитическим методом. Деп. ВИНИТИ. №1615-76. -Казань. 1976. 15 с.

90. Аверьянов Е.Е. Некоторые особенности плазменно-электролитического анодного окисления металлов. Деп. ВИНИТИ. №2388-76. Казань. 1976. 14 с.

91. Белошеев B.J1. Лидерный разряд по поверхности воды в виде фигур Лихтенберга // ЖТФ, 1998. Т. 68. №11. С. 63 66.

92. Горячев В.Л., Рутберг Ф.Г., Федюкович В.Н. О некоторых свойствах импульсно-периодического разряда с энергией в импульсе 1 Дж в воде, применяемого для её очистки // ТВТ, 1996. Т. 34. С. 146.

93. Сихарулидзе Г.Г., Лежнев А.Е. Генерация плазменной струи из жидкости. Инс-т технол. микроэл. и особочистых материалов РАН. Черноголовка. ПТЭ. 1997. №2. С. 85-88.

94. Галимарданов М.Ш., Даутов А.И., Исмагилов Р.Х., Киямов Х.Г., Сальянов Ф.А., Тазмеев Х.К. Исследование электродугового нагревателя газа с пористым охлаждением. Физика и химия обработки материалов,1976, №5, с. 28-31.

95. Курочкин Ю.В., Пустогаров A.B. Исследование плазмотронов с подачей рабочего тела через пористую межэлектродную вставку. В кн.: Экспериментальные исследования плазмотронов. Новосибирск: Наука,1977, с. 82-103.

96. Курочкин Ю.В., Пустогаров A.B., Уколов В.В., Электродуговой разряд в пористом канале при повышенном давлении газа. Теплофизика высоких температур, 1978, т. 16, №1, с. 195-197.

97. Пустогаров A.B., Карабут А.Б., Захаркин Р.Я., Шаршанов В.Н., Вишневский В.Ю. Высокоэффективный воздушный плазмотрон. Инженерно физический журнал, 1986, т. 51, №3, с. 477-480.

98. Вертипрахов А.И., Денискин В.П., Захаркин Н.Я. и др. Азотный плазмотрон высокого давления // Тезисы докладов X Всесоюзной конференции по генераторам низкотемпературной плазмы. Минск, ИТМО АН БССР, 1986. Ч. 2.

99. Безруков И.А., Гребенкин В.Е., Денискин В.П. и др. Исследование структуры потока газа в канале плазмотрона с проницаемой стенкой с пористым вдувом // Изв. СО АН СССР. Сер. техн. наук. 1989, вып. 2, с. 74-79.

100. Андерсон Дж., Эккерт Е. Пористое охлаждение стабилизированного электродугового нагревателя. Ракетная техника и космонавтика, 1967, №4, с. 113-122.

101. Хеберлайн Дж., Пфендер Е. Пористое охлаждение стенок камеры со стабилизированной электрической дугой большой мощности. Теплопередача, 1972, №2, с. 17-25.

102. Миронов Б.П. Пористое охлаждение элементов электродуговых нагревателей. В. кн.: Экспериментальные исследования плазмотронов. Новосибирск, Наука, 1977, с. 62-82.

103. Величко В.И., Захаров Ф.И., Карпинос Д.М., Рутковский А.Е., Рейсиг В.А. Межэлектродная вставка электродугового плазмотрона. A.c. СССР, №839079. Бюлл. №22, 18.06.81.

104. Шир, Куни, Ротакер. Подвод газа через поверхность пористого анода электрической дуги. Ракетная техника и космонавтика, 1964, №3, с. 9199.

105. Кремерс, Эккерт. Поле температур в дуге при пористом охлаждении анода. Ракетная техника и космонавтика, №10, 1965, с. 114-119.

106. Кинни, Спэрроу, Уинтер. Краткий обзор экспериментов с системой теплоотвода при пористом охлаждении электрической дуги. Теплопередача, 1964, т. 86, №1, с. 167-168.

107. Кремерс, Шивер, Биркебак. Плёночное охлаждение анода плазменного генератора. Ракетная техника и космонавтика, 1968, № 9, с. 206-207.

108. Мэзон Г.Л. Эмиссионный спектральный анализ и атомная абсорбционная спектрофотометрия. В сб.: Приборы и методы физического металловедения. Вып. 2, М., Мир, 1974, с. 294-295.

109. Feldman С. Anal. Chem., 1949, 21, s. 1041.

110. Горяев Г.А., Добринский Э.К., Фридберг А.Э., Фролов В.А. Электродуговой испаритель. A.c. СССР № 678735. Бюлл. №29., 06.08.79.

111. Брянкин О.Ю., Тазмеев Б.Х., Тазмеев Х.К. Способ создания электрического разряда между двумя жидкостями и устройство для его осуществления // Положительное решение о выдаче патента на изобретение РФ по заявке 98119022/06. Приоритет от 19.10.98.

112. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений // 2-ое изд., перераб. и доп. Ленинград: Энергоатомиздат. 1991. 304 с.

113. Приборы для измерения температуры контактным способом. Справочник. Львов. Издательское объединение «Вища школа». 1978. 208 с.

114. Горелик С.С., Расторгуев Л.Н., Спаков Ю.А. Рентгенографический и электронно-оптический анализ. Приложения. М.: Металлургия, 1970. 108 с.

115. Миркин Л.И. Рентгеноструктурный контроль машиностроительных материалов. Справочник М.: Машиностроение, 1979. 136 с.

116. Уманский Я.С„ Спаков Ю.А., Иванов А.И. и др. Кристаллография и электронная микроскопия. М.: Металлургия, 1982. 632 с.

117. Tazmeev B.Kh., Khairullin A.Kh. HIGH VOLTAGE DISCHARGE BETWEEN TWO FLUIDS (UP TO 2 kW) // Fifth European Conference on THERMAL PLASMA PROCESSES. St. Petersburg. 1998. P. 63.

118. Гайсин Ф.М., Тазмеев Б.Х. Исследование атмосферного многоканального электрического разряда с жидким катодом в пористом диэлектрике // Материалы 9 Школы по плазмохимии для молодых учёных России и стран СНГ. Иваново. Изд-во ИГХТУ. 1999. С. 242-243.

119. Тазмеев Б.Х. Электрический разряд с электролитным катодом и его электрические характеристики // Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева. Казань. 1999. №4. С. 71-76.

120. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М., Гос. изд-во физ.-мат. литературы, 1963. 708 с.

121. Химия. Большой энциклопедический словарь // Гл. ред. И.Л. Кнунянц. 2-е изд. - Х46 Большая Российская энциклопедия, 1998. 792 с.

122. Даутов Г.Ю., Тимеркаев Б.А. Генераторы неравновесной газоразрядной плазмы. Казань: «Фан», 1996.

123. Плазмотроны со стабилизированными электрическими дугами // Даутов Г.Ю., Дзюба В.Л., Карп И.Н.- Киев: Наук. Думка, 1984,- 168с.

124. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит. 1987. 592 с.