Формирование ударных волн импульсными электрическими разрядами в воде и исследование их воздействия на преграды

Григорьев, Алексей Львович

Формирование ударных волн импульсными электрическими разрядами в воде и исследование их воздействия на преграды тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.05 ВАК РФ

Григорьев, Алексей Львович АВТОР

кандидата технических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Москва МЕСТО ЗАЩИТЫ

2007 ГОД ЗАЩИТЫ

01.02.05 КОД ВАК РФ

Диссертация по механике на тему «Формирование ударных волн импульсными электрическими разрядами в воде и исследование их воздействия на преграды»

Автореферат диссертации на тему "Формирование ударных волн импульсными электрическими разрядами в воде и исследование их воздействия на преграды"

УДК 532. 593

на правах рукописи

Григорьев Алексей Львович

ФОРМИРОВАНИЕ УДАРНЫХ ВОЛН ИМПУЛЬСНЫМИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ РАЗРЯДАМИ В ВОДЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПРЕГРАДЫ

Специальность 01 02 05 Механика жидкости, газа и плазмы

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

УДК 532. 593

на правах рукописи

Григорьев Алексей Львович

Специальность 01 02 05 Механика жидкости, газа и плазмы

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2007

Работа выполнена в ФГУП "Исследовательский центр имени М В Келдыша", г Москва

Научный руководитель доктор технических наук Нагель Юрий Анатольевич

Научный консультант доктор технических наук Десятое Андрей Викторович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Борисов Дмитрий Марианович кандидат физико-математических наук Медведский Александр Леонидович

Ведущая организация: ФГУП "ЦНИИмаш"

Защита диссертации состоится "/^'ноября2007 года на заседании диссертационного совета ДС403 004 01 при ФГУП "Исследовательский центр имени М В Келдыша" Адрес 125438, г Москва, ул Онежская, 8

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУП "Исследовательский центр имени М В Келдыша"

Реферат разослан " ^О 2007 года

Ученый секретарь диссертационного совета, к.т.н. Исаев В.А.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Начало всестороннему исследованию электроимпульсной (ЭИ) технологии, основанной на быстром (за время ~10"5—10"6 с) сбросе электрической энергии из емкостного накопителя в воду, приводящем к образованию расширяющейся плазмы и формированию ударных волн (УВ), воздействующих на преграды, было положено в начале 50-х годов 20 века ЭИ технологии нашли широкое применение в технологических процессах Разработаны и эксплуатируются ЭИ установки по очистке литья в массовом производстве в литейных цехах, передвижные комплексы для разрушения негабарита, мелкого дробления и диспергирования, для электровзрывного уплотнения и тд Разработка перечисленных ЭИ устройств стимулировала проведение теоретических и экспериментальных исследований процессов, лежащих в основе ЭИ технологии Изучены закономерности возникновения и развития импульсного электрического разряда в воде, свойства плазмы в канале разряда, взаимодействие расширяющегося плазменного образования с окружающей средой (водой), переходные процессы в электроразрядной цепи, гидродинамические и теплофизические характеристики, критерии подобия, получены эмпирические формулы для амплитуды давления УВ на различном удалении от канала разряда

В связи с прогрессом импульсной энергетики за последние 20-30 лет появилась возможность развития на качественно новом уровне направлений ЭИ технологии, не нашедших до недавнего времени практического применения, и формирования новых направлений Среди востребованных в настоящее время направлений ЭИ технологий следует выделить

- моделирование импульсных механических нагрузок от потоков высоких энергий на элементы конструкций изделий ракетно-космической техники,

- упрочнение металлов и сплавов и нанесение покрытий,

- генерирование в жидкостях ударных волн (УВ) с толщиной фронта порядка 102нм и менее при малых энергозатратах для решения различных технологических задач, связанных с импульсным механическим воздействием на различные макро- и микро- объекты (дроблением, разрушением, обеззараживанием воды и др жидкостей итд)

энергоемкости Это позволяет рассматривать данное направление ЭИ технологии как весьма перспективное и актуальное

Цель диссертационной работы - экспериментальное исследование взаимодействия УВ, возбуждаемых мощными микросекундньши импульсными электрическими разрядами в воде со скоростью нарастания тока разряда в плазменном канале до ~10иА/с, с макро- и микро- преградами, создание научно-технического задела для разработки опытных ЭИ установок для различных технологических процессов, в том числе для обеззараживания ударными волнами воды и др жидкостей, диспергирования органических жидкостей и т д

В ходе выполнения работы решались следующие задачи.

- Расчетно-теоретическое исследование параметров процесса возбуждения УВ в воде импульсным электрическим разрядом, определение взаимосвязи между параметрами (давлением в точке наблюдения, характеристиками разрядной цепи и удельными энергозатратами)

- Разработка и создание стендового варианта ЭИ установки со скоростью нарастания тока разряда в воде до ~10пА/с, позволяющей формировать УВ с перепадом давления на фронте до 40-50 кбар в области, находящейся в непосредственной близости к плазменному каналу разряда

- Обоснование, формирование требований и выбор динамических средств измерения давления на фронте УВ и тока разряда через плазменный канал Отработка первичных средств электрических измерений, определение и устранение искажений, вносимых передающими линиями в условиях сильных электромагнитных помех, сопровождающих разряд

- Анализ физических процессов, сопровождающих импульсный электрический разряд в воде и формирование плазменного канала, исследование взаимодействия УВ с макропреградами в воде при различных энергиях разряда, разработка и отработка устройств для возбуждения УВ в воде мощными импульсными электрическими разрядами

- Разработка методики и проведение экспериментальных исследований взаимодействия УВ с микро-преградами

(микроорганизмами) в воде и др жидкостях в диапазоне энергий разряда ~102—2 104 Дж Определение зависимости эффективности разрушения микро-преград от энергии разряда, формы рабочей гидрокамеры, типа воды (жидкости)

- Обобщение полученных результатов Разработка рекомендаций по выбору проектных параметров конструкции опытной ЭИ установки для обеззараживания воды и др жидкостей ударными волнами, диспергирования органических жидкостей и пр Научную новизну представляют

- Результаты расчетяо-теоретического исследования процесса возбуждения УВ в воде импульсными электрическими разрядами, позволяющие за счет выбора параметров разрядной цепи формировать УВ с требуемым перепадом давления на фронте и минимизировать удельные энергозатраты

- Методика применения известных динамических методов измерения давления на фронте УВ и тока разряда через плазменный канал в условиях воздействия мощных электромагнитных помех, сопровождающих импульсные электрические разряды

- Результаты экспериментальных исследований взаимодействия УВ с макро-преградами, позволившие обосновать техническое решение и создать работоспособный стендовый вариант узла для сброса энергии в воду и формирования плазменного канала (электроразрядного узла) для возбуждения УВ в воде при энергии разряда до 1 2 10" Дж и скорости нарастания тока в плазменном канале до ~10пА/с

- Результаты экспериментального исследования взаимодействия УВ с микро-преградами (микроорганизмами) в воде и др жидкостях в диапазоне энергий разряда ~102—2 104 Дж, полученные зависимости эффективности разрушения микро-преград от энергии разряда, определяющей параметры УВ, формы рабочей гидрокамеры, типа воды (жидкости), данные, подтверждающие возможность эффективного применения мембраны, отделяющей зону разряда от исследуемой жидкости

- Рекомендации по выбору проектных параметров конструкции опытной ЭИ установки обеззараживания воды ударными волнами

На защиту выносятся:

- Результаты расчетно-теоретического исследования процесса возбуждения УВ в воде импульсными электрическими разрядами, позволяющие за счет выбора параметров разрядной цепи ЭИ установки формировать УВ с требуемым перепадом давления на фронте и минимизировать удельные энергозатраты

- Результаты экспериментальных исследований взаимодействия УВ с макро-преградами, позволившие обосновать

техническое решение и создать работоспособный стендовый вариант узла для сброса энергии в воду и формирования плазменного канала (электроразрядного узла) для возбуждения УВ в воде при энергии разряда до 1 2 10° Дж и скорости нарастания тока в плазменном канале до ~10иА/с, предложенный способ прогнозирования ресурса узла

- Результаты приложения полученных данных к проблеме обеззараживания ударными волнами различных жидкостей, рекомендации по выбору конструкции опытной ЭИ установки обеззараживания воды и параметров ее основных блоков

Практическая ценность. Полученные в работе результаты представляют собой научно-технический задел, позволяющий приступить к разработке опытных установок обеззараживания воды и других жидкостей на основе ЭИ технологии, оценить эффективность применения ЭИ технологии при скорости нарастания тока ~10иА/с для решения различных практических задач, связанных с воздействием УВ на преграды (дроблением, разрушением различных макро- и микро- объектов и т д), диспергированием органических жидкостей

Внедрение. Полученные результаты внедрены в Центре Келдыша

Способ и устройство для генерирования УВ в воде импульсным электрическим разрядом использовались при проведении исследований по обеззараживанию воды и др жидкостей, диспергированию органических жидкостей, оценке возможности штамповки изделий сложной формы

Достоверность и обоснованность полученных результатов и сделанных на их основе выводов базируются на повторяемости экспериментов и надежности измерений, подтвержденной проверкой путем подачи тестовых сигналов и косвенными данными (при электрических измерениях), совпадением данных экспертизы различных специализированных организаций (при определении количества микроорганизмов, подвергнувшихся деструкции ударными волнами)

Апробация. Результаты работы докладывались на конференциях.

1 Third International Conference & Exhibition "Small Satellites New Technologies, Miniaturization Efficient Applications in the 21st Century" Symposium I "Small Satellite Powwer Supply and Attiude Control Systems", Korolev, Moscow Region, Russia, 2002

2 5 Международный конгресс «Экватек-2002» «Разработка опытно-промышленной электроимпульсной установки для обеззараживания воды»

Публикации За время работы над диссертацией опубликованы 3 печатные работы и 4 научно-технических отчета ФГУП "Исследовательский центр имени М В Келдыша"

Объем и структура диссертации Работа изложена на 128 страницах, иллюстрирована 60 рисунками и содержит 13 таблиц. Диссертация состоит из пяти глав, введения и заключения Список цитированной литературы содержит 151 наименований

Содержание диссертации.

Первая глава

В первой главе приведен обзор литературы, описаны результаты исследований различных авторов и области практического применения ЭИ технологии Дана постановка диссертационной работы сформулирована цель работы и перечислены задачи, решение которых необходимо для достижения поставленной цели

Начало всестороннему исследованию электроимпульсной (ЭИ) технологии, основанной на быстром (за время ~10"5-10"6 с) сбросе электрической энергии из емкостного накопителя в среду, было положено в начале 50-х годов 20 века Отмечено, что ЭИ технологии нашли широкое применение в технологических процессах Разработаны и эксплуатируются ЭИ установки по очистке литья в массовом производстве в литейных цехах, передвижные комплексы для разрушения негабарита, мелкого дробления и диспергирования, для электровзрывного уплотнения и тд Подчеркнуто, что разработка перечисленных ЭИ устройств стимулировала проведение теоретических и экспериментальных исследований процессов, связанных с импульсным электрическим разрядом в воде Изучены закономерности возникновения и развития электрического разряда в воде, свойства плазмы в канале разряда, взаимодействие расширяющегося плазменного образования с окружающей средой (водой), переходные процессы в электроразрядной цепи, гидродинамические и теплофизические характеристики, критерии подобия импульсных разрядов, получены эмпирические формулы для амплитуды давления на различном удалении от канала разряда

Отмечено, что в связи с прогрессом импульсной энергетики за последние 20-30 лет появилась возможность развития на качественно новом уровне направлений ЭИ технологии, не нашедших до недавнего времени практического применения, и формирования новых направлений Среди востребованных в настоящее время направлений ЭИ технологий выделены

моделирование импульсных механических нагрузок от потоков высоких энергий на элементы конструкций изделий ракетно-космической техники,

упрочнение металлов и сплавов и нанесение покрытий, генерирование в жидкостях ударных волн (УВ) с толщиной фронта порядка 102нм и менее для решения: различных технологических задач, связанных с импульсным механическим воздействием на различные макро- и микро- объекты (дроблением, разрушением, обеззараживанием воды и др жидкостей и т д )

При формулировании постановки задачи принято во внимание, что согласно результатам предварительных экспериментов, при толщине фронта УВ порядка 102нм и менее существенно возрастает эффективность и снижается удельная энергоемкость ряда технологических процессов Этот факт позволяет рассматривать данное направление ЭИ технологии как весьма перспективное и актуальное

Вторая глава

Вторая глава посвящена расчетно-теоретическому исследованию процесса распространения УВ, генерируемых импульсным электрическим разрядом в воде Оно проводилось для двумерного случая с осевой симметрией при помощи эмпирических зависимостей На основе анализа и обобщения расчетных данных определены параметры ЭИ установки, позволяющие минимизировать удельные энергозатраты Рассмотрены вопросы взаимодействия УВ с макро- и микро- преградами в воде

Механизм формирования ударных волн (УВ) при импульсном электрическом разряде в воде поясняется на рис 1 После пробоя жидкости плазма разрядного канала, имеющая начальную температуру ~(1-2) 104 К, расширяется со скоростью порядка (3-5) 103 м/с (Ушаков В Я), что приводит к зарождению и эволюции УВ, сопровождающейся ростом перепада давления на фронте, на расстояниях около 3-5 мм от оси плазменного канала (Вилков К В, Нагель Ю А) По мере удаления от оси канала температура и скорость расширения плазменного образования быстро снижаются и оно постепенно трансформируется в парогазовый пузырь

электрод парогазовый пузырь

Рис.1 Схема формирования и распространения ударной волны импульсном электрическом разряде в воде.

В качестве исходных формул использовались известные по ряду работ (Кривицкий Е.В., Шамко В.В. и др.) зависимости давления Р(х) на фронте УВ от расстояния от оси плазменного канала в экваториальной плоскости и параметров разрядной цепи. Погрешность формул была определена путем проведения тестовых расчетов и сопоставления полученных результатов с экспериментальными данными (в т. ч. и др. авторов): она составила до 30 %.

3 5 1

Р(х) :=

0 < х < 2.5

3 9

3 5 1

р 8 • Ц4 - С4 ■ 1.33 • Р ■ (1 - 0.1 ■ х) • 10 8 • х 0 3

¿Г 2.5 < х < 5.

3 9

111

8 4 4 р • Ц • С - 1.35 ■ Р ■ 10

3 9

• х

- 9

¡Г 5.5 < х < 40

5 7 4 95

P(r,<p) = P{r,0)

(p\ +1

7Г" Л7

1 64 (y - l) n'

У Л

0 7

1 - 1 87 П

Л .= 0 73 + 3 82 >/п

- 14 5П

где

г - расстояние от оси разрядного промежутка, (р- угол между радиус-вектором и экваториальной плоскостью, 1 - длина разрядного промежутка, U, С- напряжение зарядки и емкость накопителя, L - индуктивность разрядной цепи, р - плотность воды,

Ach - искровая характеристика (принималась равной 105 В2 с/м2), у - показатель адиабаты

Расчеты были проведены в диапазоне начальных энергий в накопителе Е=125 - 8100 Дж для нескольких вариантов сочетаний значений С и U В качестве примера на рис 2 приведен один из вариантов расчета Результаты обобщения расчетов иллюстрируются на рис 3-6, где V - объем воды, ограниченный поверхностью изобары 0 43 кбар Представленные кривые свидетельствуют о существовании при каждом значении Е оптимальной величины напряжения Uopt, при котором величина V максимальна Увеличение Е сопровождается ростом Uopt При оптимальном значении напряжения будет достигаться минимальная удельная электроемкость процесса q=E/V Зависимости q(E), построенные на рис 5 для объемов, ограниченных изобарами 0 43 и 1 25 кбар, указывают на наличие в последнем случае минимума при Е = 1000 Дж Из-за погрешностей расчетов, возникающих на стыке интервалов применимости формул для Р(х) графики функции q(E) представлены в виде области значений, ограниченных сверху и снизу кривыми В целом (см рис 5) изменение величины q в

диапазоне энергий 100 -^10000 Дж - незначительное (2*3-х кратное), однако сохраняется тенденция роста q с увеличением Е.

Р.кбар

Рис.2 График функции Р(г) в экваториальной плоскости. _ С=10"6 Ф, и=31.6 кВ; — С=2-10"6 Ф, и=22.4 кВ; ••• С=3-10"6 Ф, 11=18.3 кВ

Я,(кВтч)/м3 0,02 0,015 0,01 0,005 0

50 и, кВ

Рис. 3 График функции q(U). Е,Дж: 1-125, 2-500, 3-1000, 4 -2000,5 - 3750, 6- 8100

Рис. 4 График функции У(Ц). Е, Дж: 1-25,2-500, 3-1000, 4-2000,5-3750,6 -8100

Рис.5 График функции q(E). Рис.6 График функции Р(Е).

1 - 0.43 к бар, 2-1.25 кбар г, м: 1- 0.1, 2 - 0.2

В работе приведены необходимые для дальнейшего данные по взаимодействию УВ с макро- и микро- преградами, полученные в работах Яковлева Ю.С., Гельфанда Б.Е., Нигматулина Р.И. и др.

Третья глава

В третьей главе описана установка для экспериментальных исследований: устройство для возбуждения УВ в жидкостях мощными электрическими разрядами (ЭИ установка) и модельные рабочие гидрокамеры.

Рис.7 Блок-схема экспериментальной установки 1 - трансформатор, 2 - зарядное устройство, 3 - накопитель электроэнергии, 4 - система управления и инициирования, 5 -коммутирующий разрядник, 6 - рабочая камера с электроразрядным узлом

Принцип действия устройства для возбуждения УВ в жидкостях мощными электрическими разрядами (ЭИ установка) основан на аккумулировании электрической энергии в накопителе и сбросе ее за малое время в жидкость (поз 1-5 на рис 7) В качестве аккумулятора электрической энергии был выбран емкостный накопитель, обеспечивающий по сравнению с другими типами накопителей высокую скорость нарастания тока Из возможных режимов работы накопителя, определяемых соотношением Ти и тя , где Ти — длительность паузы между импульсами , ти - длительность импульса тока разряда, был выбран режим с хн~1-20 мкс и Ти~5-10 с, при котором возможно обеспечение приемлемого ресурса работы накопителя

Узел для сброса энергии в воду и формирования плазменного канала (электроразрядный узел) в составе ЭИ установки подвергается значительным импульсным термомеханическим нагрузкам При разработке его конструкции принимались во внимание такие действующие факторы как ударно-волновое нагружение от действия УВ и расширяющегося парогазового пузыря, воздействие кавитации, влияние проводимости воды на параметры плазменного канала На основании расчетных данных (глава 2) были сформулированы основные требования к конструкции электроразрядного узла обеспечение минимально возможных индуктивности и механических нагрузок на изолирующие элементы, максимальной эрозионной стойкости в условиях сильноточного электрического разряда Эти требования привели к идее коаксиального расположения подводящего и обратного тоководов, использования "теневой" защиты основного изолятора от действия импульсных механических нагрузок и введению демпфирующих элементов, применения сменных электродов из материала типа ВНДС Фрагмент конструкции электроразрядного узла приведен на рис 8

Рис.

1- Обратный токовод

2- Электрод нижний

3- Электрод верхний

4- Обойма

5- Втулка

6- Винт

7- Изолятор

8 Фрагмент конструкции электроразрядного узла

Схемы цилиндрической и сферической рабочих гидрокамер приведены на рис. 9(а,б). Объем камер составлял соответственно 10 и 25 л. Гидрокамеры имели окна с соединительными фланцами, позволяющими пристыковать к ним каналы с углом между их осями 90° и 180°. За счет каналов продольный размер рабочих камер увеличивался до 2 м, при этом в исследованиях использовалось сравнительно небольшое количество воды (до 50 л). При использовании рабочих камер для проведения экспериментов на различных жидкостях корпус камер, заполненный водой, отделялся от конического канала с исследуемой жидкостью разделительной мембраной. Материал последней подбирался таким, чтобы его акустическая жесткость была близка к акустической жесткости исследуемой жидкости. К недостаткам цилиндрической и сферической рабочих камер относится наличие недоступных действию УВ "мертвых" зон (объемы, расположенные над и под электроразрядным узлом). Этих недостатков лишена "изобарическая" рабочая камера, форма которой совпадает с поверхностью изобары (рис. 9,в). Описанные рабочие камеры (рис. 9, а, б, в) использовались при экспериментальных исследованиях, в т. ч. при циркуляции воды. Дальнейшим развитием схемы изобарической рабочей камеры явилась разработка профилированной камеры с увеличенным отношением осей (рис. 9,г). Профилированная камера представляла собой комбинацию овалоида, повторяющего форму изобары (центральная часть

камеры), и тела вращения со сближающимися верхней и нижней стенками (периферическая часть). Профиль периферической части камеры был выбран таким образом, что расхождение УВ в экваториальной плоскости компенсируется их схождением в меридиональных плоскостях, т.е.

,1,125

где Н - расстояние между стенками, К -

расстояние от оси.

Рис.9 Схемы рабочих гидрокамер.

1 - корпус гидрокамеры, 2 - электроразрядный узел, 3 - к емкостному накопителю, 4 - стыкуемые конические каналы, 5 -штуцера для слива, 6,7 - крышки камеры, 8- овалоид вращения, 9-профиль камеры.

Четвертая глава

В четвертой главе описана методика измерений давления на фронте УВ и тока разряда через плазменный канал в условиях электромагнитных помех и результаты экспериментальных исследований взаимодействия УВ с макро- и микро-преградами (элементами электроразрядного узла и микроорганизмами) в воде. Приведены результаты сопоставления экспериментальных и расчетных данных.

При проведении экспериментов контролировались напряжение зарядки и и остаточное напряжение на емкостном накопителе Ц. , интервалы времени между разрядами, параметры импульсов давления Рф) на фронте УВ и тока разряда 1(1;) Знание этих параметров позволяет определить начальную энергию Е и заряд С> в накопителе (В= С112/2, (3=СЦ) , характерное время энерговыделения т0 (по длительности импульса тока), глубину

разрядки накопителя СУС) = 1- 11г/ и, причем

энерговыделение в разрядном промежутке Ег=С(и-иг)2/2 В условиях электромагнитных помех, сопровождающих разряд, наибольшие затруднения связаны с измерением величин Р© и 1(1) На основе анализа характеристик существующих динамических средств измерений, технических требований к ним обоснован выбор первичных средств измерений воздушный трансформатор тока (пояс Роговского) и электрорезистивный датчик давления Погрешность измерения при использовании этих средств составляла не более 10% При прохождении измерительной линии возможно сильное искажение формы импульсов длительностью порядка 1-10 мкс Для нахождения (восстановления) истинной формы импульса использовалось обратное преобразование Лапласа

, у £ [и

1Л}1К.Р)\

где

ивхО), ивых© - сигналы соответственно на входе и выходе

Ь(1:) - переходная функция, которая определялась путем подачи на вход линии прямоугольных импульсов различной длительности и дальнейшей математической обработки

При вычислениях ивх(1) использовались символьные преобразования системы компьютерной математики Майюас1 При тестировании этого способа на вход линии подавались эталонные сигналы Примеры тестирования приведены на рис 10 Согласно данным тестирования отличие рассчитанного сигнала от эталонного составляет по переднему фронту - 5 %, по амплитуде - 3 %, по заднему фронту - 5 % В случае синусоидального эталонного сигнала погрешность составляла менее 2 %

вх

1 1 1 1 . 1

/ 1 ; ! 1 |

/гк. |

Рис. 10 Примеры восстановления прямоугольных импульсов.

Масштаб по оси абсцисс соответствует интервалу времени 2.5 мкс. (на котором 1- восстановленные сигналы, 2 - сигналы на выходе линии, 3 - сигналы на входе линии.)

При экспериментальных исследованиях взаимодействия УВ с макро-преградами в качестве последних были выбраны элементы электроразрядного узла, подвергающиеся наиболее интенсивным термомеханическим нагрузкам (см. рис. 8, поз. 1-4,7). Согласно полученным экспериментальным данным наименьшую стойкость к импульсным механическим нагрузкам имеет изолятор (поз.7). Проведенные утяжеленные (при энергии в разряде ~ 1.1 кДж) сравнительные испытания некоторых полимерных материалов, использованных для изготовления изолятора, показали, что

наибольшей стойкостью обладает полиэтилен высокого давления Результаты экспериментального исследования зависимости ресурса изолятора из полиэтилена от энергии в накопителе и расчетные данные представлены на рис 11 Расчетные данные получены из кинетической теории разрушения твердых тел для случая циклического нагружения импульсами постоянной амплитуды и

длительности А Т, на основе которой при ряде допущений (амплитуда давления пропорциональна энергии разряда и поэтому механическое напряжение С ~ Е, при каждом импульсном воздействии изменение относительной деформации As = const,

Согласно экспериментам предельное относительное увеличение внутреннего диаметра среза изолятора Г), соответствующее его разрушению, равно -4,85% Абсциссы точек пересечения кривых на рис 11 с прямой Е)=4,85 позволяют определить прогнозируемую величину ресурса изолятора Это утверждение иллюстрируется на

рис 12, где обозначение О соответствует найденным абсциссам

Т - долговечность) получено

соотношение

s= t As, с2 - эмпирическая константа

Рис. 11 Ресурс изолятора в зависимости от энергии в накопителе

^=1 мин, Г>=(0(1:)-0о)/1>о -относительное увеличение внутреннего диаметра среза

изолятора, О -

экспериментальные значения, — расчетные значения. 1- Е= 500 Дж, 2 - 800 Дж, 3 - 900 Дж, 4 - ИЗО Дж

-:-!-[-

500 400 500 500 700 800 500 1000 1100 1200

Да

Рис. 12 Прогнозируемая величина ресурса изолятора в зависимости от энергии в накопителе.

При экспериментальном исследовании взаимодействия УВ с микро-преградами и определении зависимости эффективности воздействия от параметров разрядной цепи в качестве микро-преград были выбраны микроорганизмы (кишечная палочка 1257, колифаг МБ-2 и др.). В основе этого выбора лежали два соображения; сравнительная простота регистрации количества пораженных микроорганизмов (в этом - случае к опытам привлекались микробиологи) и возможность использования полученных результатов для разработки рекомендаций по использованию ЭИ

технологии обеззараживания воды При постановке экспериментов полагалось, что целью их является решение следующих вопросов

Оценка предельных характеристик (эффективности разрушения ударными волнами мшсро-нреград, удельного энерговклада и др), ограниченных физическими процессами при импульсных разрядах, а не инженерными и технологическими решениями В этом случае применялись мощные разряды (с энергией Е~21кДж), при которых ресурс используемого электроразрядного узла заведомо оказывается неприемлемым для практики

Определение эффективности воздействия УВ при импульсных разрядах средней мощности (0 1-0 8 кДж), при которых в современных условиях может быть обеспечен необходимый ресурс электроразрядного узла

Оценка возможности воздействия на микро-преграды при наличии разделительной мембраны

При использовании мощных разрядов было проведено 26 экспериментов на различных рабочих гидрокамерах, достигнута высокая эффективность разрушения микро-преград при однократном воздействии отношение числа не разрушенных преград к числу разрушенных составляло ~10"б-10"8 В случае разрядов средней мощности высокая эффективность достигалась при многократном воздействии разрядов (5 экспериментов в различных условиях) Опыты при наличии разделительной мембраны (3 эксперимента с мощным разрядом, 1-е разрядом средней мощности) подтвердили возможность ее применения без значительного снижения эффективности Сопоставление полученных экспериментальных данных с расчетными показало следующее Так в эксперименте с однократным воздействием разряда, в котором относительное число разрушенных микро-преград равнялось 99,9997%, амплитуда импульса давления составила 0 75 кбар Рассчитанное значение

минимального перепада давления ЛР на фронте УВ, вызывающего дробление микро-преград, полученное с помощью известного соотношения

ЛР > ри2П

2 па р

Л А у

Л1/2

где

<1- диаметр сфер микро-преград, С - сила поверхностного натяжения,

Р - плотность вещества микро- преград, Ау - скорость обтекания,

В - скорость УВ,

находится в диапазоне 0,6-1,35 кбар

Пятая глава

Пятая глава посвящена приложению полученных экспериментальных данных к проблеме обеззараживания воды и др жидкостей Рассмотрены вопросы, связанные с влиянием формы рабочей гидрокамеры, энергии разряда, типа воды на эффективность обеззараживания, с возможностью применения мембраны, отделяющей зону разряда от обеззараживаемой жидкости, с выбором конструкции опытной ЭИ установки обеззараживания

ЭИ технология обеззараживания жидкостей становится актуальной в связи с высоким уровнем бактериальной загрязненности в системах водоснабжения и водоотведения многих городов и населенных пунктов, потребностью в безреагентной (т е без использования каких-либо химических компонентов), ресурсосберегающей обработке воды Подавляющая часть известных работ посвящена экспериментальным исследованиям обеззараживающего действия разрядов с энергией в накопителе 1-10 Дж Полученные в этих работах результаты свидетельствуют об экологической чистоте и эффективности, универсальности ("всеядности") ЭИ технологии по отношению к различным группам микроорганизмов Однако, приводимые авторами этих работ потребные плотности энергии 3-8 Дж/см3, что соответствует удельной энергоемкости 0,8—2,2 кВтч/м^ - слишком велики Основная причина этого - низкая скорость нарастания разрядного тока в плазменном канале (107—5 108А/с)

Приведенные в диссертации результаты экспериментальных исследований получены на качественно новом уровне - при скорости нарастания тока ~Ю10-ЮпА/с Эксперименты проводились на воде и др жидкостях, содержащих кишечную палочку и колифаг МБ-2 По данным микробиологов выбранные микроорганизмы позволяют достаточно надежно моделировать режимы обеззараживания воды, содержащей различные болезнетворные микроорганизмы В этом смысле полученные результаты являются достаточно представительными

Результаты экспериментов на содержащей кишечную палочку воде при мощных разрядах и разрядах средней мощности обобщены соответственно на рис 14 , 15 (коли-индекс - количество микроорганизмов в 1 л.) Приведенные данные подтверждают факт

существенного влияния формы рабочей гидрокамеры на эффективность (удельную энергоемкость) процесса обеззараживания ударными волнами Это особенно наглядно видно на диаграммах на рис 16, построенных для фиксированных величин удельной энергоемкости Коли-индекс

Рис 14 Результаты исследования эффективности воздействия УВ при мощных разрядах

I - цилиндрическая камера, 2, 3, 4- цилиндрическая камера с коническими каналами, обозначения I, II, III соответствуют различным точкам отбора проб, 5 - цилиндрическая труба • - отбор пробы на расстоянии 0,2 м от оси разряда, О - на расстоянии 1м, 6 -экстраполяция экспериментальных данных на условия изобарической камеры

Отмечено, что при разрядах большой мощности и фиксированной величине затраченной суммарной энергии более эффективны кратные разряды по сравнению с единичными разрядами Этот результат согласуется с данными теоретического анализа о росте удельной энергоемкости с увеличением энергии разряда при Е >1000 Дж

Рис.15 Результаты исследования эффективности воздействия УВ при разрядах средней мощности. 1 - сферическая камера;

2, 3 - сферическая камера с коническими каналами;

4 — проточная сферическая камера;

5 - проточная изобарическая рабочая камера;

<В обозначения 14 I, И, Ш

соответствуют различным точкам отбора проб.

Рис. 16. Относительное снижение коли-индекса при удельных энергозатратах 0.05 и 0,1 кВт-ч/м^ (справа) в рабочих гидрокамерах различной формы.

Я - мощные разряды, ■ - разряды средней мощности, 1- экстраполяция экспериментальных данных на условия изобарической камеры, 2 - цилиндрическая труба, 3 цилиндрическая камера, 4 - экстраполяция экспериментальных данных на условия профилированной камеры, 5 - проточная изобарическая рабочая камера, 6 - сферическая камера, 7 -сферическая камера с коническими каналами, 8 - проточная сферическая камера.

Сопоставление данных, полученных в идентичных условиях проведения экспериментов, указывает на зависимость эффективности обеззараживания от типа воды: при наличии в воде взвешенных частиц эффективность снижается (см. рис. 17).

гуп

Рис. 17 Относительное снижение коли-индекса в воде различного типа при

разрядах равной энергии.

1-4 - коли-индекс, 5-8 — индекс колифага;

1 - модельный раствор, 2 - доочищенная сточная вода, 3 - природная вода, 4 - биологически очищенная сточная вода.

Физико-химический анализ проб воды, обеззараженной мощными разрядами, проведенный специалистами ОАО "НИИ

коммунального водоснабжения и очистки воды" показал, что большая часть показателей не изменилась. Специалистами также был подтвержден постэффект (вода сохраняла бактерицидные свойства в течение 5 суток), отмеченный ранее в ряде работ (Горячев В.Л., Рутберг Ф.Г., Федюкович В.Н., Жук Е.Г. и др.).

Рис.18 Обеззараживающее действие при наличии разделительной мембраны.

1 - модельный раствор,

2 - обезжиренное молоко,

3 - подсырная сыворотка,

4 - "живое" пиво.

Рис. 19 Относительная

эффективность обеззараживания при

разрядах разной мощности, энергия разряда Е<1 Дж: ——X— - кишечная

палочка; ----X---- -

колифаг MS2; —X— -вирус полиомелита; —•— -цисты лямблий; —•— -яйца аскарид; —•— -ооцисты крипто-споридий; х, х, х, •, • - данные A.B. Авчинникова и др; » - данные Ф.Г. Рутберга и

c.s ДР'

q, кВтч/м' энергия разряда Е = 125 Дж:

энергия разряда Е = 800Дж:

1 - кишечная палочка,

экстраполяция

экспериментальных данных

ДК и кнп Коли-индекс 10»

кВт- ч/м3 0.7

на условия

профилированной камеры; энергия разряда Е = 21500Дж: 2 - кишечная палочка, экстраполяция экспериментальных данных на условия изобарической камеры; 3 - кишечная палочка, проточная

изобарическая рабочая

камера;

1-3 - данные автора.

Проведенные исследования показали возможность использования разделительной мембраны при обеззараживании различных жидкостей (см. рис. 18). Это означает, что при ЭИ обеззараживании можно обеспечить экологическую чистоту и использовать эту технологию для стерилизации питьевой воды и жидких пищевых продуктов.

Сопоставление данных автора с известными литературными данными проведено на рис. 19, из которого следует, что увеличение энергии разряда приводит к значительному снижению удельной энергоемкости процесса обеззараживания.

На основе полученных экспериментальных результатов разработаны общие рекомендации по выбору проектных параметров конструкции опытной ЭИ установки обеззараживания воды и основных ее блоков: генератора импульсов тока с системой управления и инициирования, электроразрядного узла и рабочей гидрокамеры.

Рис. 20. Опытная ЭИ установка

обеззараживания воды производительностью 1 м7сут.

В заключении приводятся основные результаты и выводы

В диссертационной работе решена задача создания научно-технического задела для разработки опытных электроимпульсных (ЭИ) установок для возбуждения ударных волн (УВ) мощными микросекундными импульсными электрическими разрядами в воде со скоростью нарастания тока разряда в плазменном канале до ~10пА/с и применения УВ для различных технологических процессов, в том числе обеззараживания воды и др жидкостей, включающего

• устройство для возбуждения УВ, методику выбора его параметров, отработанную конструкцию узла для сброса энергии в воду и формирования плазменного канала (электроразрядного узла),

• результаты экспериментального исследования взаимодействия УВ с макро- и микро- преградами в воде и др

• рекомендации по выбору геометрических параметров рабочих гидрокамер, обеспечивающих эффективность технологического процесса при минимальных удельных энергозатратах,

• методику применения динамических методов измерения и контроля параметров ударной волны и импульса тока через плазменный канал

Выводы

1. На основе эмпирических соотношений проведено расчетно-теоретическое исследование распространения УВ, генерируемых импульсным электрическим разрядом в воде Определены расчетные параметры процесса, позволяющие минимизировать удельные энергозатраты при заданном перепаде давления на фронте УВ Разработан и создан стендовый вариант ЭИ установки со скоростью нарастания тока разряда в плазменном канале до ~10пА/с, обеспечивающей возможность реализации расчетных параметров

2. Предложена методика применения известных динамических методов измерения давления на фронте УВ и тока разряда через плазменный канал в условиях воздействия мощных электромагнитных помех, сопровождающих импульсные электрические разряды

узла для сброса энергии в воду, формирования плазменного канала и возбуждения УВ в воде при энергии разряда до 1210' Дж Работоспособность узла подтверждена ресурсными испытаниями в утяжеленных условиях при энергии разряда (08—12) 10^ Дж, предложен способ прогнозирования ресурса узла 4 Разработана методика и проведены экспериментальные исследования взаимодействия УВ с микро-преградами (микроорганизмами) в воде и др жидкостях (обезжиренном молоке, подсырной сыворотке, пиве) в диапазоне энергий разряда ~102—2 104 Дж Получены зависимости эффективности разрушения микропреград от энергии разряда, определяющей параметры УВ, формы рабочей гидрокамеры, типа жидкости, данные, подтверждающие возможность эффективного применения мембраны, отделяющей зону разряда от исследуемой жидкости

5. Разработаны рекомендащш по выбору проектных параметров конструкции опытной ЭИ установки обеззараживания воды ударными волнами производительностью 1-2 м3/ч

Список публикаций

1 Вилков К В , Григорьев A Л, Нагель Ю А, Уварова И В Обеззараживающее действие мощного импульсного электрического разряда в воде II Экспериментальные результаты// ПЖТФ, 2004, т 30, вью 7

2 Разработка электроимпульсной установки для обеззараживания питьевой и сточной воды, в т ч вод поверхностно-ливневого стока //Итоговый научно-технический отчет// ФГУП "Центр Келдыша", Исполнители Нагель ЮА, Давыденко НА, Григорьев А Л, и др Инв № 3801,2003 г

3 Акимов В H, Антропов H H, Григорьев А Л, Нагель Ю А и др //Pulsed Plasma Thrusters The State-of-the-Art m Development and Outlooks for Application Proceedmgs of the Third International Conférence & Exhibition. "Small Satellites New Technoloqgies, Miniatunzation Efficient Applications m the 21st Centuxy", volIH, Symposium I "Small Satellite Powwer Supply and Athude Control Systems", Korolev, Moscow Région, Russia, 2002

4 Анализ и обобщение накопленных экспериментальных данных по процессам электростатического взаимодействия системы электрореактивные двигательные установки (ЭРДУ) - космический аппарат (КА) Разработка исходных данных для оценки потенциала КА при работе ЭРДУ, в том числе в геомагнитных возмущенных условиях// отчет ФГУП "Центр Келдыша", Исполнители Нагель Ю А, Уварова И В Григорьев А Л НТО инв № 3443,2001г

5 Григорьев А Л, Нагель Ю А , Уварова ИВ и др Разработка опытно-промышленной электроимпульсной установки для обеззараживания воды// Материалы конгресса ЭКВАТЕК-2002 , M, 2002

Григорьев Алексей Львович

Автореферат

Формат 60x90/16 Бумага типографская Набор на компьютере Шрифт Times New Roman Авт л 1,2 Уч -изд л 1,4 Уел -печ л 1,5 Тираж 45 экз Заказ iOH> Отпечатано в ФГУП «Центр Келдыша» 125438, Москва, Онежская,8

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата технических наук, Григорьев, Алексей Львович

Введение

1 Обзор литературы. Постановка задачи

2 Результаты расчетно-теоретического ^ исследования

2.1 Исходные эмпирические зависимости

2.2 Результаты расчетов

2.3 Обобщение результатов расчетов

2.4. Взаимодействие УВ с макро- и микро- прегра- ^о дами в воде

3 Устройство для возбуждения УВ в воде микросекундными импульсными электрическими разрядами

3.1 Принцип действия и блок-схема

3.2 Узел для сброса энергии в воду и формирова-; ^д ния плазменного канала

3.2.1 Особенности формирования плазменного канала при импульсном электрическом разряде в воде и других жидкостях

3.2.2 Электроразрядный узел. Обоснование технического ^ решения

3.2.3 Исходные данные к проектированию опытного элек- л г троразрядного узла

3.3 Конструкции рабочих гидрокамер

3.3.1 Непроточные рабочие гидрокамеры

3.3.2 Проточные рабочие гидрокамеры

4 Методика и результаты экспериментальных исследований

4.1 Методика измерений при проведении экспериментальных исследований

4.1.1 Обоснование и формирование требований к динамиче- ¡-(л ским средствам измерений

4.1.2 Выбор динамических средств измерения давления и ^ тока

4.1.3 Отработка динамических средств измерений и реги- ^ страции

4.1.4 Определение эффективности воздействия УВ на микро-преграды

4.2 Результаты экспериментальных исследований

4.2.1 Воздействие УВ на макро- преграды .,.

4.2.1.1 Результаты испытаний электроразрядного узла

4.2.1.2 Сопоставление экспериментальных и расчетных данных

Исследование воздействия У В на микро- преграды

Результаты воздействия УВ на микро-преграды при мощных разрядах

Результаты воздействия УВ на микро-преграды при разрядах средней мощности

Результаты воздействия УВ на микро-преграды при наличии разделительной мембраны Сопоставление экспериментальных и расчетных данных

Электроимпульсная технология обеззараживания воды и других жидкостей ударными • волнами. Приложение полученных результатов

Влияние формы рабочей гидрокамеры на эффективность воздействия УВ на микроорганизмы

Зависимость эффективности обеззараживания от типа воды

Явление последействия и физико-химические показатели воды после импульсного разряда Обеззараживающее действие ударных волн при наличии разделительной мембраны Сопоставление эффективности обеззараживания ударными волнами при разрядах различной мощности

Общие рекомендации по выбору проектных параметров конструкции опытной ЭИ установки обеззараживания воды ударными волнами

Введение диссертация по механике, на тему "Формирование ударных волн импульсными электрическими разрядами в воде и исследование их воздействия на преграды"

Актуальность темы. Начало всестороннему исследованию электроимпульсной (ЭИ) технологии, основанной на быстром (за время ~10"5-Н0"6 с) сбросе электрической энергии из емкостного накопителя в воду, приводящем к образованию расширяющейся плазмы и формированию ударных волн (УВ), воздействующих на преграды, было положено в начале 50-х годов 20 века. ЭИ технологии нашли широкое применение в технологических процессах. Разработаны и эксплуатируются ЭИ установки по очистке литья в массовом производстве в литейных цехах, передвижные комплексы для разрушения негабарита, мелкого дробления и диспергирования, для электровзрывного уплотнения и т.д. Разработка перечисленных ЭИ устройств стимулировала проведение теоретических и экспериментальных исследований процессов, лежащих в основе ЭИ технологии. Изучены закономерности возникновения и развития импульсного электрического разряда в воде, свойства плазмы в канале разряда, взаимодействие расширяющегося плазменного образования с окружающей средой (водой), переходные процессы в электроразрядной цепи, гидродинамические и теплофизические характеристики, критерии подобия, получены эмпирические формулы для амплитуды давления УВ на различном удалении от канала разряда.

В связи с прогрессом импульсной энергетики за последние 20-30 лет появилась возможность развития на качественно новом уровне направлений ЭИ технологии, не нашедших до недавнего времени практического применения, и формирования новых направлений. Среди востребованных в настоящее время направлений ЭИ технологий следует выделить:

- упрочнение металлов и сплавов и нанесение покрытий,

- генерирование в жидкостях ударных волн (УВ) с толщиной фронта порядка 102нм и менее при малых энергозатратах для решения различных технологических задач, связанных с импульсным механическим воздействием на различные макро- и микро- объекты (дроблением, разрушением, обеззаражива нием воды и др. жидкостей и т.д.).

Результаты предварительных экспериментальных исследований показали, что при толщине фронта УВ порядка 102нм и менее существенно возрастает эффективность ряда технологических процессов, что приводит к снижению их удельной энергоемкости. Это позволяет рассматривать данное направление ЭИ технологии как весьма перспективное и актуальное.

Цель диссертационной работы - экспериментальное исследование взаимодействия УВ, возбуждаемых мощными микросекундными импульсными электрическими разрядами в воде со скоростью нарастания тока разряда в плазменном канале до -КУ'А/с, с макро- и микро- преградами в воде, создание научно-технического задела для разработки опытных ЭИ установок для различных технологических процессов, в том числе для обеззараживания ударными волнами воды и др. жидкостей, диспергирования органических жидкостей и т.д.

В ходе выполнения работы решались следующие задачи:

- Разработка и создание стендового варианта ЭИ установки со скоростью нарастания тока разряда в воде до позволяющей формировать УВ с перепадом давления на фронте до 40-50 кбар в области, находящейся в непосредственной близости к плазменному каналу разряда.

- Обоснование, формирование требований и выбор динамических средств измерения давления на фронте УВ и тока разряда через плазменный канал. Отработка первичных средств электрических измерений, определение и устранение искажений, вносимых передающими линиями в условиях сильных электромагнитных помех, сопровождающих разряд.

- Анализ физических процессов, сопровождающих импульсный электрический разряд в воде и формирование плазменного канала, исследование взаимодействия УВ с макро-преградами в воде при различных энергиях разряда, разработка и отработка устройств для возбуждения УВ в воде мощными импульсными электрическими разрядами.

- Разработка методики и проведение экспериментальных исследований взаимодействия УВ с микро-преградами (микроорганизмами) в воде и др. жидкостях в диапазоне энергий разряда ~102-КМ04 Дж. Определение зависимости эффективности разрушения микро-преград от энергии разряда, формы рабочей гидрокамеры, типа воды (жидкости).

- Обобщение полученных результатов. Разработка рекомендаций по выбору проектных параметров конструкции опытной ЭИ установки для обеззараживания воды и др. жидкостей ударными волнами, диспергирования органических жидкостей и пр.

Научную новизну представляют:

- Результаты расчетно-теоретического исследования процесса возбуждения УВ в воде импульсными электрическими разрядами, позволяющие за счет выбора параметров разрядной цепи формировать УВ с требуемым перепадом давления на фронте и минимизировать удельные энергозатраты.

- Результаты экспериментальных исследований взаимодействия УВ с макро-преградами, позволившие обосновать техническое решение и создать работоспособный стендовый вариант узла для сброса энергии в воду и формирования плазменного канала (электроразрядного узла) для возбуждения УВ в воде при энергии разряда до 1.2-103 Дж и скорости нарастания тока в плазменном канале до ~1011 А/с.

- Результаты экспериментального исследования взаимодействия. УВ с микро-преградами (микроорганизмами) в воде и др. жидкостях в диапазоне энергии разряда -10 +2-10 Дж., полученные зависимости эффективности разрушения микро-преград от энергии разряда, определяющей параметры УВ, формы рабочей гидрокамеры, типа воды (жидкости), данные, подтверждающие возможность эффективного применения мембраны, отделяющей зону разряда от исследуемой жидкости.

- Рекомендации по выбору проектных параметров конструкции опытной ЭИ установки обеззараживания воды ударными волнами.

На защиту выносятся:

- Результаты расчетно-теоретического исследования процесса возбуждения УВ в воде импульсным электрическим разрядом, позволяющие за счет выбора параметров разрядной цепи ЭИ установки формировать УВ с требуемым перепадом давления на фронте и минимизировать удельные энергозатраты.

- Результаты экспериментальных исследований взаимодействия УВ с макро-преградами, позволившие обосновать техническое решение и создать работоспособный стендовый вариант узла для сброса энергии в воду и формирования плазменного канала (электроразрядного узла) для возбуждения УВ в воде при энергии разряда до 1.2-103 Дж и скорости нарастания тока в плазменном канале до ~10пА/с, предложенный способ прогнозирования ресурса узла.

- Результаты экспериментального исследования взаимодействия УВ с микро-преградами (микроорганизмами) в воде и др. жидкостях в диапазоне энергии разряда ~102-2-104 Дж., полученные зависимости эффективности разрушения микро-преград от энергии разряда, определяющей параметры

УВ, формы рабочей гидрокамеры, типа воды (жидкости), данные, подтверждающие возможность эффективного применения мембраны, отделяющей зону разряда от исследуемой жидкости.

Практическая ценность. Полученные в работе результаты представляют собой научно-технический задел, позволяющий приступить к разработке опытных установок обеззараживания воды и других жидкостей на основе ЭИ технологии, оценить эффективность применения ЭИ технологии при скорости нарастания тока ~10пА/с для решения различных практических задач, связанных с воздействием УВ на преграды (дроблением, разрушением различных макро- и микро- объектов и т.д.), диспергированием органических жидкостей.

Внедрение. Полученные результаты внедрены в Центре Келдыша.

Способ и устройство для генерирования УВ в воде импульсным электрическим разрядом использовались при проведении исследований по обеззараживанию воды и др. жидкостей, диспергированию органических жидкостей, оценке возможности штамповки изделий сложной формы.

Апробация. Результаты работы докладывались на конференциях: 1. Third International Conférence & Exhibition "Small Satellites: New

Technologies, Miniaturization. Efficient Applications in the 21st Century"

Symposium I "Small Satellite Powwer Supply and Attiude Control Systems", Korolev, Moscow Region, Russia, 2002.

2. 5 Международный конгресс «Экватек-2002» «Разработка опытно-промышленной электроимпульсной установки для обеззараживания воды».

Публикации. Основные результаты работы изложены в 7 научных трудах: в том числе 3 печатных [76, 114, 148], и 4 научно-технических отчетах [81,115,149, 150].

Структура диссертации. Диссертация состоит из пяти глав, введения и заключения.

В первой главе приведен обзор литературы, описаны результаты исследований процессов, связанных с образованием при импульсных электрических разрядах в воде плазменного канала, его динамикой, формированием и распространением УВ, даны области практического применения ЭИ технологий. Выделены востребованные и актуальные в настоящее время направления ЭИ технологии. Дана постановка диссертационной работы: сформулирована цель работы и перечислены задачи, решение которых необходимо для достижения поставленной цели.

- Вторая глава посвящена расчетно-теоретическому исследованию при помощи эмпирических зависимостей параметров УВ, возбуждаемых в воде импульсным электрическим разрядом. Результаты представлены в виде зависимости давления на фронте УВ от расстояния от оси плазменного канала для различных параметров разрядной цепи (электрической емкости накопителя, начального напряжения, индуктивности и др.). На основе анализа и обобщения расчетных данных определены параметры ЭИ установки, позволяющие за счет выбора параметров разрядной цепи формировать УВ с требуемым перепадом давления на фронте и минимизировать удельные энергозатраты. Рассмотрены вопросы взаимодействия УВ с макро- и микро- преградами в воде.

В третьей главе описан принцип действия устройства для возбуждения УВ в жидкостях мощными электрическими разрядами, дана блок-схема устройства, обоснован выбор конкретных элементов блок-схемы. Сформулированы требования к наиболее напряженному элементу - узлу для сброса энергии в воду и формирования плазменного канала (электроразрядному узлу). Описаны техническое решение и разработанная конструкция узла, схемы и конструкции использовавшихся модельных рабочих гидрокамер.

В четвертой главе описана методика и результаты экспериментальных исследований. Дано обоснование выбора динамических средств измерений давления на фронте УВ, тока разряда через плазменный канал, описана методика применения этих средств в условиях электромагнитных помех, создаваемых мощными электрическими разрядами, и устранения искажений, вносимых передающими линиями. Приведены результаты экспериментального исследования взаимодействия УВ с макро- и микро-преградами (элементами электроразрядного узла и микроорганизмами) в воде при различных энергиях разряда, результаты сопоставления экспериментальных и расчетных данных

Пятая глава посвящена приложению полученных данных к проблеме обеззараживания воды и др. жидкостей. Рассмотрены вопросы, связанные с влиянием формы рабочей камеры, энергии разряда, типа воды на эффективность обеззараживания воды ударными волнами, с возможностью применения мембраны, отделяющей зону разряда от обеззараживаемой жидкости. Даны рекомендации по выбору конструкции опытной ЭИ установки обеззараживания воды и параметров ее основных блоков.

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

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе решена задача создания научно-технического задела для разработки опытных электроимпульсных (ЭИ) установок для возбуждения ударных волн (УВ) мощными микросекундными импульсными электрическими -разрядами в воде со скоростью нарастания тока разряда в плазменном канале до ~10иА/с и применения УВ для различных технологических процессов, в том числе обеззараживания воды и др. жидкостей, включающего:

• результаты экспериментального исследования взаимодействия УВ с макро- и микро- преградами в воде и др.

• методику применения динамических методов измерения и контроля параметров ударной волны и импульса тока через плазменный канал. Выводы:

1. На основе эмпирических соотношений проведено расчетно-теоретическое исследование распространения У В, генерируемых импульсным электрическим разрядом в воде. Определены расчетные параметры процесса, позволяющие минимизировать удельные энергозатраты при заданном перепаде давления на фронте У В. Разработан и создан стендовый вариант ЭИ установки со скоростью нарастания тока разряда в плазменном канале до ~10пА/с, обеспечивающей возможность реализации расчетных параметров.

3. Исследовано взаимодействие УВ с макро-преградами в воде при различных энергиях разряда и предложено техническое решение, позволившее создать работоспособный стендовый вариант узла для сброса энергии в воду, формирования плазменного канала и возбуждения УВ в воде при энергии разряда до 1.2-10* Дж. Работоспособность узла подтверждена ресурсными испытаниями в утяжеленных условиях при энергии разряда (0.8 -Н.2) -103 Дж, предложен способ прогнозирования ресурса узла.

4. Разработана методика и проведены экспериментальные исследования взаимодействия УВ с микро-преградами (микроорганизмами) в воде и др. жидкостях (обезжиренном молоке, подсырной сыворотке, пиве) в диапазоне энергий разряда ~102-КМ04 Дж. Получены зависимости эффективности разрушения микро-преград от энергии разряда, определяющей параметры УВ, формы рабочей гидрокамеры, типа жидкости, данные, подтверждающие возможность эффективного применения мембраны, отделяющей зону разряда от исследуемой жидкости.

5. Разработаны рекомендации по выбору проектных параметров конструкции опытной ЭИ установки обеззараживания воды ударными волнами производительностью 1-2 м3/ч.

Список источников диссертации и автореферата по механике, кандидата технических наук, Григорьев, Алексей Львович, Москва

1. Пристли Дж. Экспериментальные исследования поперечных усилий электрических взрывов.// Phil. Trans. Roy. Soc. London A, 1769, с 57-62

2. Юткин JI.A. Электрогидравлический эффект.//М.: МАШГИЗ, 1955.

3. Юткин J1.A., Гольцова Л.И. Гидравлический вибратор.// Патент СССР №126400 от 15.05.83, приоритет от 26.10.55

4. Юткин JI.A., Гольцова Л.И. Устройство для очистки поверхностей от загрязнений.// Патент СССР №153827 от 08.02.68, приоритет от 06.12.57

5. Юткин Л.А., Гольцова Л.И. Способ резания материалов и устройство для осуществления этого способа.// Патент СССР №110179, приоритет от 07.06.55

6. Жравецкий Ю.В., Рейфисов М.Г., Юткин Л.А. Устройство для резания материала посредством электрогидравлического удара.// Патент СССР №120113, приоритет от 15.05.57

7. Юткин Л.А., Гольцова Л.И. Способ получения высоких и сверхвысоких давлений.// Патент СССР № 105011, приоритет от 15.04.50

8. Юткин Л.А., Гольцова Л.И. Способ получения сверхвысоких гидравлических давлений.// Патент СССР №119074, приоритет от 15.04.50

9. Юткин Л.А., Гольцова Л.И. Способ получения высоких и сверхвысоких давлений.// Патент СССР №148724, приоритет от 22.03.51

10. Ю.Юткин Л.А., Гольцова Л.И. Электрогидравлическое устройство. // Патент СССР №121885, приоритет от 10.02.58

11. Юткин Л.А., Яссиевич Г.Н. Способ повышения эффективности электрогидравлических устройств. // Патент СССР №161820, приоритет от 04.10.61

12. Юткин Л.А., Мельникова А.Н. Способ получения удобренной почвы непосредственно в поле. // Патент СССР №260303, приоритет от 17.02.60

13. Юткин Л.А., Гольцова Л.И. Способ бурения шпуров и скважин и устройство для его осуществления. // Патент СССР №100876, приоритет от 16.01.52

14. Юткин Л.А., Гольцова Л.И. Способ взрывания горных пород и других материалов и устройство для его осуществления. // Патент СССР №123500, приоритет от 04.03.57

15. Юткин Л.А., Гольцова Л.И. Электрогидравлический способ разрушения горных пород и других материалов. // Патент СССР №123911, приоритет от 12.11.57

16. Юткин Л.А., Гольцова Л.И. Электрогидравлический бур для бурения скважин. // Патент СССР №118436, приоритет от 12.11.57

17. Юткин Л.А., Гольцова Л.И. Способ возбуждения упругих волн в толще земной коры при сейсмической разведке. // Патент СССР №106338, приоритет от 13.07.53

18. Юткин Л.А., Гольцова Л.И. Способ дробления твердых материалов. // Патент СССР №126348, приоритет от 10.12.57

19. Юткин Л.А., Гольцова Л.И. Способ обработки материалов высоким и сверхвысоким давлением: // Патент СССР №216602, приоритет от 06.11.64

20. Юткин Л.А., Гольцова Л.И. Способ механической обработки (например, дробление, очистка, бурение) вязких, волокнистых, твердых материалов при помощи электрогидравлических ударов. // Патент СССР №237068, приоритет от 08.01.58

21. Юткин Л.А., Гольцова Л.И. Устройство для разрушения монолитных объектов. // Патент СССР №357345, приоритет от 23.08.62

22. Юткин Л.А., Гольцова Л.И. Способ разрушения монолитных объектов, преимущественно горных- пород. // Патент СССР №407048, приоритет от 26.09.61

23. Берсенев В.С., Юткин Л.А. Гидравлический насос. // Патент СССР №107557, приоритет от 20.12.56

24. Юткин Л.А., Гольцова. Л.И. Гидравлический объемный насос. // Патент СССР №110887, приоритет от 17.03.55

25. Юткин Л.А., Гольцова Л.И. Электрогидравлический способ подачи и распыла жидких топлив и других жидкостей и устройство для его осуществления. // Патент СССР №119403, приоритет от 20.01.51

26. Юткин Л.А., Гольцова Л.И. Способ очистки питьевых и сточных вод. //Патент СССР №196632 от 15.05.83, приоритет от 02.01.58

27. Юткин Л.А., Гольцова Л.И. Устройство для очистки питьевых и сточных вод. // Патент СССР №225799 от 15.05.83, приоритет от 02.01.58

28. Поздеев В. А. Прикладная гидродинамика электрического разряда в жидкости. //Киев: Наукова думка, 1980.

29. Гаврилов Г.Н., Горовенко Г.Г., Малюшевский П.П., Рябинин А.Г. Разрядноимпульсная технология обработки минеральных сред.//Киев: Наукова думка, 1979

30. Сизоненко О.Н., Малюшевский П.П., Горовенко Г.Г. Разрадно-импульсная технология дробления и измельчения абразивных материалов// Основные проблемы разрядноимпульсной технологии. Сб. научных трудов.// Киев: Наукова думка, 1980

31. Мериин Б.В. Электрогидравлическая обработка машиностроительных изделий.//Ленинград: Машиностроение, 1985

32. Приходько В.В., Качкаров А.Г., Костыркин Б.В. Эффективность электрогидравлического способа очистки отливок// Основные проблемы разрядноимпульсной технологии. Сб. научных трудов.// Киев: Наукова думка, 1980

33. Поздеев В.А., Бескаравайный Н.М., Ковалев В.Г. Импульсные возмущения в газожидкостных средах. // Киев: Наукова думка, 1988

34. Ивлиев А.И., Гнесин Г.Г., Малюшевский П.П., Горовенко Г.Г. Виброимпульсное прессование порошковых материалов//Новое в разрядноимпульсной технологии. Сб. научных трудов.// Киев: Наукова думка, 1979

35. Черушев В.В., Бакалов Л.С., Литвиненко И.М. Электрогидроимпульсная штамповка панелей пластинчатых теплообменных аппаратов// Новое в разрядноимпульсной технологии. Сб. научных трудов. Киев: Наукова думка, 1979

36. Гулый Г.А., Сысоев В.Г., Бабей Ю.И. Электрогидроимпульсная обработка как метод поверхностного упрочнения деталей машин// Физические основы электрогидравлической обработки материалов. Сб. научных трудов.// Киев: Наукова думка, 1978

37. Левинсон Е.М., Лев B.C., Гуткин Б.Г., Лившиц А.Л., Юткин Л.А. Электроразрядная обработка материалов.// М.: Машиностроение, 1971.

38. Кривицкий Е.В. Динамика электровзрыва в жидкости.// Киев: Наукова думка, 1986

39. Царенко П.И., Ризун А.Р., Жирнов М.В., Иванов В.В. Гидродинамические и теплофизические характеристики мощных подводных искровых разрядов.// Киев: Наукова думка, 1984

40. Окунь И.З. Применение методов размерности и подобия к исследованию импульсного разряда в воде//ЖТФ, 1967, т. XXXVII, вып.9, стр. 1929-1738

41. Окунь И.З. Исследование электрических характеристик импульсного разряда в жидкости. I. //ЖТФ, 1969, т. XXXIX, вып.5, стр. 837-839

42. Окунь И.З. Исследование электрических характеристик импульсного разряда в жидкости. II. //ЖТФ, 1969, т. XXXIX, вып.5, стр. 850-861

43. Окунь И.З. Исследование- волн сжатия, возникающих при импульсном разряде в воде //ЖТФ, 1971, т. XLI, вып.2, стр. 292-301

44. Наугольных К.А., Рой H.A. Электрические разряды в воде. // М.: Наука, 1971

45. Шамко В.В., Кучеренко В.В. Применение модели несжимаемой жидкости к задаче о расширении канала подводной искры// Электрический разряд в жидкости и его применение. Сб. научных трудов.// Киев: Наукова думка, 1977

46. Жекул В.Г., Бутаков Б.И., Ризун А.Р. Исследование пробоя в ограниченном объеме водного электролита// Волновые процессы вжидкости и элементах конструкций электрогидравлических установок. Сб. научных трудов. // Киев: Наукова думка, 1990

47. Жекул В.Г., Кривицкий Е.В., Раковский Г.Б. Расчет времени зажигания разряда в проводящих жидкостях// Электрический разряд в конденсированных средах. Сб. научных трудов. // Киев: Наукова думка, 1989

48. Раковский Г.Б., Скорых В.В. Исследование механизма зажигания разряда в жидкости (обзор)// Электрофизические и гидродинамические процессы электрического разряда в конденсированных средах. Сб. научных трудов. // Киев: Наукова думка, 1987

49. Кучеренко В.В., Шамко В.В. О термодинамическом поведении продуктов подводной искры на послеразрядной стадии// Основные проблемы разрядноимпульсной технологии. Сб. научных трудов. // Киев: Наукова думка, 1980

50. Иванов В.В., Швец И.С. Термодинамика, состав и электропроводность неидеальной плазмы подводных искровых разрядов// Основные проблемы разрядноимпульсной технологии. Сб. научных трудов. // Киев: Наукова думка, 1980

51. Посохов А.А. Расчет энергетического баланса плазмы подводного искрового разрядаII Основные проблемы разрядноимпульсной технологии. Сб. научных трудов. // Киев: Наукова думка, 1980

52. Гулый Г.А., Поздеев В.А., Швец И.С. О влиянии параметров разрядной цепи на нагрев плазмы в канале подводного взрыва проводников// Физические основы электрогидравлической обработки материалов. Сб. научных трудов. // Киев: Наукова думка, 1978

53. Иванов В.В., Швец И.С. О влиянии начального радиуса канала на параметры подводного искрового разряда// Физические основы электрогидравлической обработки материалов. Сб. научных трудов. // Киев: Наукова думка, 1978

54. Селезов И.Т., Шамко В.В. Динамика расширения канала подводного искрового разряда// Физические основы электрогидравлической обработки материалов. Сб. научных трудов. // Киев: Наукова думка, 1978

55. Рыбка О.М., Иванов В.В., Хомкин А.Л. Состав вещества в канале подводных искровых разрядов электрогидравлических установок// Электроразрядные процессы: теория, эксперимент, практика. Сб. научных трудов. // Киев: Наукова думка, 1984

56. Малюшевский П.П., Пастухов В.Н. Некоторые особенности формирования электрического пробоя под повышенным гидростатичексим давлением// Разрядно-импульсные технологические процессы. Сб. научных трудов. // Киев: Наукова думка, 1982

57. Демина В.М., Кривицкий Е.В., Шолом В.К. Исследование электрического взрыва * проводников в ограниченном объеме жидкости// Электрический разряд в жидкости и его применение. Сб. научных трудов. // Киев: Наукова думка, 1977

58. Пастухов В.Н., Малюшевский П.П., Стрельцов В.А. Мощный электрический разряд в жидкости в электродной системе направленного воздействия// Электрический разряд в жидкости и его применение. Сб. научных трудов. // Киев: Наукова думка, 1977

59. Шамко В.В., Кучеренко B.B. Энергетические характеристики канала подводного искрового разряда// Физика и технология электрогидроимпульсной обработки материалов. Сб. научных трудов.// Киев: Наукова думка, 1984

60. Поздеев В.А., Тульский В.В. Волны напряжения в одномерном волноводе при продольном импульсном нагружении// Физика и технология электрогидроимпульсной обработки материалов. Сб. научных трудов. // Киев: Наукова думка, 1984

61. Шолом В.К., Литвиненко В.П. Особенности формирования ударных волн при подводном электрическом взрыве проводников// Новое в разрядноимпульсной технологии. Сб. научных трудов. // Киев: Наукова думка, 1979

62. Вилков К.В., Нагель Ю.А. Обеззараживающее действие мощного импульсного электрического разряда в воде. I. Зарождение, эволюция и структура ударных волн// ПЖТФ, 2004, т.ЗО, вып. 5.

63. Вилков К.В. Комплексная расчетно-теоретическая методика моделирования процессов, сопровождающих импульсное энерговыделение в конденсированных средах// Диссертация на соискание ученой степени канд. физ-мат наук, М-2004

64. Нагель Ю.А., Уварова И.В., Зарков O.A., Комарова А.П. Электроимпульсный способ обеззараживания жидкости// Патент РФ №2058940, от 27.04.96 г., приоритет от 22.06.93 г.

65. Нагель Ю.А., Уварова И.В., Зарков O.A., и др. НТО №1581, Определение параметров электроимпульсного метода обеззараживания воды, //НИИТП, 1993

66. Нагель Ю.А., Зарков O.A., Уварова И.В. Эль Ю.Ф., Филимонова Е.В. // Водоснабжение и санитарная техника. 1997. № 6.

67. Миронов В.В., Нагель Ю.А., Уварова И.В., Зарков O.A., Воронов A.C. Электроимпульсный способ обеззараживания жидкости// Патент РФ №2144003, от 10.01.2000 г., приоритет от 19.02.99 г.

68. Вилков К.В., Григорьев A.JL, Нагель Ю.А., Уварова И.В. Обеззараживающее действие мощного импульсного электрического разряда в воде. II. Экспериментальные результаты// ПЖТФ, 2004, т.ЗО, вып. 7.

69. Сытник И.А. Электрогидравлическое действие на микроорганизмы. //Киев: Здоровье, 1982

70. Бреховских JI.M., Городин O.A., Акустика слоистых сред. // М. Наука 1989.

71. Воскобойников И.М., Гельфанд Б.Е., Губин С.А., Когарко С.М., Попов O.E. Об использовании смеси жидкости с пузырьками газа для передачи ударно-волновых возмущений; // ИФЖ-1976 XXXI №4 с674-677

72. Яковлев Ю.С. Гидродинамика взрыва//Л., Судпромгиз, 1961

73. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. // М., Наука, 1987.

74. Гельфанд Б.Е., Губин С.А., Нигматулин Р.И., Тимофеев Е.И. Влияние плотности газа на дробление пузырьков ударными волнами. //ДАН СССР. 1977. Т.233, № 2. С.292-294

75. Физика и техника мощных импульсных систем. // М., Энергоатомиздат, 1979.

76. Мериин Б.В. Электрогидравлическая обработка машиностроительных изделий. // JL, Машиностроение. 1985.

77. Богомаз A.A., Горячев B.JL, Ременный A.C., Рутберг Ф.Г. Об эффективности импульсного электрического разряда при обеззараживании воды.// Письма в ЖТФ, 1991 т. 17, вып. 12.

78. Горячев B.JL, Рутберг Ф.Г., Федюкович В.Н. О некоторых свойствах импульсного периодического разряда с энергией в импульсе ~ 1 Дж в воде, применяемого для ее очистки. // ТВТ, 1996, т.34, № 5.

79. Горячев B.JL, Рутберг Ф.Г., Федюкович В.Н. Электроразрядный метод очистки воды. Состояние проблемы и перспективы. // Известия АН. Энергетика, 1998, № 1.

80. Горячев B.JL, Рутберг Ф.Г., Уфимцев A.A. О фотолитических свойствах импульсного разряда в воде. Письма в ЖТФ, 1998, т.24, № 3.

81. Горячев B.JL, Коробочко В.Ю., Кулишевич А.И., Петров В.В., Рутберг Ф.Г. Влияние физических свойств импульсного разряда в воде на биологическую активность воды, созданную разрядом. // Известия АН. Серия физическая, 1999, №11, с.2294-2297.

82. Пентегов И.В. Основы зарядных цецей емкостных накопителей энергии.// Киев, Наукова думка, 1982.

83. Мельников Н.П., Остроумов Г.А., Штейнберг A.A. Некоторые особенности электрического пробоя электролитов // Доклады АН СССР, 1962, Т. 147, №4

84. Мельников Н.П., Остроумов Г.А., Стояк М.Ю. Развитие электрического разряда втводных электролитах // Доклады АН СССР, 1963, Т.148, №5

85. Мельников Н.П., Остроумов Г.А., Стояк М.Ю. Формирование электрического пробоя в водных растворах хлористого натрия// Журнал технической физики, 1964, Т.34, №4

86. Стекольников И.С., Ушаков В .Я. Исследование разрядных явлений в жидкостях // Журнал технической физики, 1965, Т.35, №9

87. Буткевич Г.В., Белкин Г.С., Ведешников H.A., Жаворонков М.А. Электрическая эрозия сильноточных контактов и электродов. // М., Энергия, 1978.

88. Энциклопедия полимеров // М, 1972

89. Атанов Г.А., Куницын JI.A. Взаимодействие ударной волны в воде с кольцевой диафрагмой. // ЖВММФ, 1975,т. 15, № 4

90. Шваб А. Измерения на высоком напряжении//М., Энергоатомиздат. 1983

91. Бриджмен П.В. Физика высоких давлений//М., 1935 Ю1.Эккенрод Р., Киршнер Г. Измерения быстроизменяющегосядавления//М., 1957 Ю2.Воген Д. Применение аппаратуры для измерения деформации// М., 1975

92. Канель Г.И., Атанов Ю.А., Иванова Е.М., Исследование манганиновых манометров сопротивления при высоких давлениях// М., Труды ВНИИФТРИ, в.5(35), 1971

93. Иванова Е.М., Атанов Ю.А. Долговременная стабильность манганиновых материалов// М., Труды ВНИИФТРИ, в.5(35), 1971

94. Ю7.Бальсон М.Д. Аппаратура для регистрации быстропеременных давлений и расходов (материалы конференции)// M-JL, Химия, 1968

95. Стивенсон К. Физика высоких давлений//Л., Наука, 1963

96. Yoler Y.A., Nagamatsu Н.Т. A study of piezoelectric elements for the measurements of transient forces// GALCIT Hypersonic, 1954,№ 23

97. Тамм И.Е. Основы теории электричества// М., Наука, 1966

98. Кнопфель Г. Сверхсильные импульсные магнитные поля//М. Мир, 1972 г.

99. Рябов Б.М. Измерения высоких импульсных напряжений//!!. Энергоатомиздат, 1983 г.

100. ИЗ. Методы исследования плазмы. Под ред. В.Лохте-Хольтгревена.// М.: Мир, 1971.

101. Теумин И.И. Справочник по переходным электрическим процессам// М., Связьиздат, 1951

102. Справочник по импульсной технике// под ред. Яковлева В.Н., Киев, Техника, 1973

103. Трикоми Ф. Интегральные уравнения//М., Иностранная литература, 1960

104. Романовский П.И. Ряды Фурье//М., Физматгиз, 1961

105. Дьяконов В.П. Энциклопедия Mathcad//M., Солон -пресс, 2004

106. Фадеенко Ф.И. Временные критерии разрушения взрывом// ПМТФ, 1977, №6

107. Популярная медицинская энциклопедия.//М., 1991.

108. Френкель Я.И. Кинетическая теория жидкостей. // JL, Наука, 1975.

109. Физические величины. // Справочник под ред. Григорьева Н.С. Мейлихова Е.З. //М., Энергоатомиздат, 1991. с. 1232

110. Патент США №3366564, кл. 206-186, 1968

111. Файнштейн Л.Б., Мамаков A.A., Очистка сточных вод электрическим током//ЭОМ, 1970, № 1(31)

112. Жук Е.Г. Действие .импульсных электрических разрядов на микробную клетку// ЭОМ, 1971, №1(37)

113. Бретош P.A., Руденко Л.А., Урусов А.Ф. Влияние подводных электроискровых разрядов на стерилизацию сточных вод.// ЭОМ, 1971, №3

114. Бретош P.A., Руденко Л.А. Некоторые особенности подавления микрофлоры подводными электроискровыми разрядами.// ЭОМ, 1974, №4

115. Жук Е.Г. Бактерицидные факторы импульсного электрического разряда при обеззараживании воды// ЭОМ, 1978, №4

116. Кульский Л.А., Савлук О.С., Дейнега Е.Ю. Влияние электрического поля на процессы обеззараживания воды. // Киев: Наукова думка, 1980

117. Сытник И.А. Электрогидравлическое действие на микроорганизмы. // Киев: Здоровье, 1982

118. Бубенцов В.Н., Жук Е.Г., Якунин Ю.В., Исследование влияния электрических параметров импульсного разряда на процессе обеззараживания воды.// ЭОМ, 1983, №5

119. Рязанов Н.В., Перевязкина E.H. Действие обеззараживающих факторов импульсного электрического разряда в воде.// ЭОМ, 1984, №2

120. Нагель Ю.А., Турина И.Н., Комарова А.П. НТО №1787, Исследование электроимпульсного воздействия на жидкие молочные продукты, // НИИТП, 1993

121. Авчинников A.B. Рахманин Ю.А. Додерьян Л.Г. Биотестирование -как критерий гигиенической оценки качества воды, кондиционированной по электроимпульсной технологии// Медицинская консультация, 1995, № 3.

122. Авчинников A.B., Недачин А.Е., Рахманин Ю.А., Жук Е.Г. К вопросу о вирулицидном действии низковольтных импульсных электрических разрядов в воде.// Медицинская консультация, 1996, № 1.

123. Ильин А.П, Миненков В.Р., Трампильцев В.Н. Устройство для обработки воды электрическими разрядами // Патент РФ №2126771, от 27.02.1999 г., приоритет от 21.01.97 г.

124. Яворовский H.A., Соколов В.Д., Сколубович Ю.Л., Ли И.С. Очистка воды с применением электроразрядной обработки // ВСТ, 2000 г., №1.

125. Yavorovsky N.A., Peltsman S.S., Kornev J. I., Volkov Yu. V. Technology of water treatment using pulsed electric discharges// Proceedings of the 4th Korea-Russia International Symposium on Science and Technology, 27.06 01.07. 2000 r.

126. Авчинников A.B. Гигиеническая оценка эффективности паразитоцидного действия низкоэнергетических импульсных электрических разрядов в воде. // Вестник Смоленской медицинской академии, 2001, № 3.

127. Азизов Э.А., Емельянов А.И., Ягнов В.А. Методы обеззараживания воды электрическими разрядами //Прикладная физика, 2003, №2.

128. Жук А.Е., Жук Е.Г. О природе явления последействия в воде, обработанной импульсными электрическими разрядами, //ЭОМ, 1975, Томск, том 4

129. Юткин JI.А., Мельникова О.Н., Постоев А.К., Земляной A.M. О бактерицидных свойствах жидкостей после их электрогидравлической обработки, //ЭОМ, 1978, №1(79)

130. Summary of dewatering tests. Scientific Utilization Inc., USA, 1995, April.60

131. Авчинников A.B. Дудкова B.C. Изучение механизма бактерицидного действия в воде низкоэнергетических импульсных электрических разрядов, // Вестник Смоленской медицинской академии, №3. 2001

132. Теоретические и методические основы обеззараживания питьевой воды комбинированными физико-химическими способами, // Вестник Смоленской медицинской академии, №3, 2000

133. Вилков К.В., Григорьев А.Л., Миронов В.В., Нагель Ю.А., Уварова

134. И.В., Морозов Ю.А. Разработка опытно-промышленной1электроимпульсной установки для обеззараживания воды// Материалы конгресса ЭКВАТЕК-2002., М., 2002

135. Ушаков В .Я. Импульсный электрический пробой жидкостей //Томск, изд-во. Томского университета, 1975г.

136. Кривицкий Е.В., Шамко В.В. Переходные процессы в высоковольтном разряде в воде. Киев: Наук, думка, 1979. 207 с.