Обобщенные тепловые и энергетические характеристики тлеющего разряда в потоке воздуха

Мухамадияров, Харис Гараевич

Обобщенные тепловые и энергетические характеристики тлеющего разряда в потоке воздуха тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.05 ВАК РФ

Мухамадияров, Харис Гараевич АВТОР

кандидата технических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Казань МЕСТО ЗАЩИТЫ

2006 ГОД ЗАЩИТЫ

01.02.05 КОД ВАК РФ

Диссертация по механике на тему «Обобщенные тепловые и энергетические характеристики тлеющего разряда в потоке воздуха»

Автореферат диссертации на тему "Обобщенные тепловые и энергетические характеристики тлеющего разряда в потоке воздуха"

На правах рукописи

МУХАМАДИЯРОВ ХАРИС ГАРАЕВИЧ

ОБОБЩЕННЫЕ ТЕПЛОВЫЕ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЛЕЮЩЕГО РАЗРЯДА В ПОТОКЕ ВОЗДУХА

Специальность: 01.02.05-механика жидкости, газа и плазмы

АВТОРЕФЕРАТ диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

«У*

Казань 2006

003067990

Работа выполнена на кафедре общей физики Казанского государственного технического университета им А. Н. Туполева.

Научный руководитель

доктор физико-математических наук, профессор И.Г.Галеев

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Р Р.Зиганшин кандидат технических наук Г.С.Лучкин

Ведущая организация

Защита состоится « /£»

Научно-исследовательский институт механики и математики им Н.Г.Чеботарева при Казанском Государственном университете

2007 г. вАЙ^часов на заседании

специализированного совета Д 212.079.02 при Казанском государственном техническом университете им. А.Н. Туполева по адресу: 420011, г. Казань, К.Маркса, 10

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

Автореферат разослан «/«3» /д.. 2006 г

Ученый секретарь специализированного совета

кандидат технических наук, доцент -Г^ А.Г.Каримова

ХМЧ о

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Отличительной особенностью тлеющего разряда является неравновесность, связанная с сильным отрывом электронной температуры от газовой. В условиях тлеющего разряда можно избирательно возбуждать колебательные степени свободы молекул газа, осуществлять большое число процессов, невозможных в равновесных условиях. Неравновесная слабоионизованная плазма широко применяется в плазмохимии, в качестве активной среды лазеров большой мощности, в технологических процессах плазменного нанесения покрытий и очистки поверхностей сложной конфигурации и других областях науки и техники. Однако, для дальнейшего повышения эффективности указанных применений необходимы более детальные исследования процессов в тлеющем разряде, разработка разрядных камер с высоким КПД и большим ресурсом работы. До сих пор мало изученным остается взаимное влияние газодинамических параметров потока и электрических характеристик разряда. Имеющиеся в литературе теоретические и экспериментальные данные по разряду в потоке газа недостаточны для инженерных расчетов разрядных камер и для полного понимания процессов взаимодействия положительного столба с потоком газа. В связи с этим исследования тепловых и энергетических характеристик тлеющего разряда в потоке газа (ТРП) являются актуальными

Цель и задачи работы:

1. Экспериментальные исследования мощности разряда, вольтамперных характеристик (ВАХ), распределений температуры газа в положительном столбе, теплового потока через стенку разрядной камеры (РК), потенциала, напряженности электрического поля и потерь тепла через электроды.

2. Получение критериальных уравнений для обобщения тепловых и энергетических характеристик разрядной камеры.

3. Получение эмпирических формул и построение обобщенных графиков для вольтамперных характеристик, мощности, распределения теплового потока через стенку РК и приведенной напряженности электрического поля Е/р.

Научная новизна:

Впервые исследован тлеющий разряд в продольном потоке воздуха в геометрически подобных камерах. Экспериментально определены вольтампер-ные характеристики, мощность разряда, распределения температуры нейтрального газа, потенциала электрического поля и теплового потока через стенку разрядной камеры (РК) при различных расходах и давлениях. Получены критериальные уравнения, необходимые для обобщения тепловых и энергетических характеристик.

Выявлены закономерности влияния тока, давления, расхода воздуха и размеров РК на ТРП. Показано значительное влияние предионизации и при-элекгродных частей положительного столба на работу и характеристики РК.

Практическая ценность:

Полученные эмпирические формулы позволяют рассчитывать основные тепловые и энергетические характеристики РК, а также важнейший параметр Е/р и могут быть использованы для инженерных расчетов при разработке проточных разрядных камер газовых лазеров, плазмохимических реакторов и других устройств, предназначенных для использования неравновесного нагрева потока воздуха в тлеющем разряде.

Полученные в диссертации результаты использованы в Республиканском центре новых плазменных технологий «Нур» при разработке разрядной камеры предварительной очистки поверхности изделий в низкотемпературной плазме тлеющего разряда для последующего напыления тонкопленочных покрытий различного назначения и научно-производственной группой «Ренари» при создании электроразрядного блока установки для получения абсорбентов. Акты об использовании результатов приложены к диссертации.

На защиту выносятся:

1. Результаты экспериментальных исследований тлеющего разряда в

продольном потоке воздуха в диапазоне изменения давления от 1,3 до 11,6 кПа,

расхода газа от 4,5 10'5 до 3,9 10^ кг с"1, тока от 25 до 300 мА, диаметра РК от

9 10"3 до 23 10"3 м и межэлектродного расстояния от 17 10"3 до 7 10"2 м. Опре-

делены распределения поступательной температуры нейтрального газа, потока тепла через стенку PK, потенциала плазмы, напряженности электрического поля, линейной плотности внутренних источников тепла и вольтамперные характеристики разряда.

2. Обобщенные электрические и тепловые характеристики тлеющего разряда в продольном потоке воздуха. Определены критерии подобия тлеющих разрядов в потоке газа в геометрически подобных разрядных камерах. Система определяющих критериев упрощена и приведена к виду, удобному для обобщения экспериментальных данных. Получены обобщенные графики и формулы для вольтамперных характеристик и мощности разряда, распределения теплового потока, параметра EJp и потерь тепла через электроды.

Достоверность и обоснованность полученных результатов определяются применением физически обоснованных методик измерений, проведением исследований с использованием различных методов и сравнением полученных результатов с известными экспериментальными данными других авторов. Все эксперименты проводились с применением современных измерительных приборов высшего класса точности на стабильно функционирующей установке с хорошей воспроизводимостью опытных данных, обработанных на ЭВМ с применением методов математической статистики, определением погрешностей измерений и расчетов.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 17 работ, 3 из которых в рецензируемых центральных журналах.

Апробация работы.

Материалы диссертации докладывались и обсуждались на II Всесоюзном совещании по плазмохимической технологии и аппаратостроению, г. Москва, 1977г.; III и IV Всесоюзных совещаниях «Плазменные процессы в металлургии и технологии неорганических материалов», г. Москва, 1979, 1983г.г.; I республиканской научно-практической конференции «Основные направления развития применений низкотемпературной плазмы в машиностроении и металлообработке», г.Казань, 1979г., на 7-ой международной конференции «Молекуляр-

ная биология. Химия и физика гетерогенных систем», Москва-Плес, 7-13 сентября 2003г.; Международной конференции «Plasma Physics and Plasma Technology», г. Минск, 2003 г.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, приложения и библиографии. Полный объем диссертации составляет 126 страниц, которые содержат 108 страниц текста, 63 рисунка, 8 таблиц, 146 наименований литературы, приложения на 2 станицах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ В первой главе дан обзор исследований тепловых и энергетических характеристик тлеющего разряда в продольном потоке газа. В конце главы сформулированы задачи диссертации.

Во второй главе содержится описание экспериментальной установки и методики проведения экспериментов.

Экспериментальная установка состоит из систем электрического питания, газо-, водоснабжения, проточных разрядных камер, аппаратуры для измерения тока и напряжения разряда, расхода, давления и температуры газа, расхода и температуры охлаждающей воды и потенциала электрического поля в положительном столбе.

Система электроснабжения обеспечивает энергией электродвигатели вакуумных насосов и автотрансформатора и поддерживает устойчивый тлеющей разряд в РК. Высоковольтный источник питания экспериментальной установки характеризуется следующими параметрами: напряжение на выходных клеммах выпрямителя плавно регулируется от 0 до 8000 В, номинальный ток на выходе выпрямителя 1,75 А. 1

Система водоснабжения предназначена для обеспечения вакуумного насоса водой и охлаждения элементов разрядной камеры. Вода поступает из водопроводной сети, и после отработки сливается в канализацию.

Воздух поступает через расходомеры в разрядную камеру и выбрасывается в атмосферу вакуумными насосами. Пневмосистема совместно с вакуум-

с вакуумной системой обеспечивает рабочее давление в разрядной камере от 0,5 до 15 кПа и при расходах воздуха от 4,5 10"5 до 10'2 кг с'1.

Для исследования тепловых и энергетических характеристик ТР были разработаны и изготовлены различные разрядные камеры. Основными требованиями к ним были простота конструкций, большой ресурс работы, хорошая стабилизация положения разряда в пространстве и удобство монтажа датчиков для диагностики.

На рис.1 показана принципиальная схема одной из разрядных камер. Ее основными элементами являются медные катод 1 и анод 2 и межэлектродная вставка (МЭВ) 3 с секционированным охлаждением. Для зондовых и термопарных исследований к межэлектродной вставке были припаяны кварцевые трубки. Значения температуры охлаждающей воды на входе и выходе каждой охлаждающей секции измерялись ртутными термометрами, расходы

охлаждающей воды определялись с помощью мерной емкости и ротаметров типа РС-3. Тепловые

Рис. 1. Принципиальная схема РК

потери через электроды и стенку разрядной камеры вычислялись по результатам измерения расхода охлаждающей воды и разницы температур на входе и выходе

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований тлеющего разряда в потоке воздуха. Получены распределения теплового потока на стенку разрядной камеры, температуры нейтрального газа, потенциала, напряженности электрического поля и линейной плотности мощности внутреннего источника тепла.

и, в

900 800 700

1 2

60 80 100 120 /, мА

Рис. 2. ВАХ разряда при d = 9 10"3 м, /= 17 10"3 м, G = 4,5 Ю-5 кг с1. 1 - 5,7, 2 - 7,73; 3 - 9,60; 4-11,6 кПа.

Типичная вольтамперная характеристика для разрядной камеры, приведенной на рис.1 оказывается падающей (рис. 2), что указывает на существенную роль нагрева газа в ТРП. Напряжение разряда с ростом расхода воздуха через РК и его давления повышается, что объясняется увеличением конвективного выноса электронов из разрядной области и уменьшением электропроводности газа с ростом давления, связанного с увеличением рекомбинаци-онных потерь электронов. Анализ опытных данных показал, что мощность разряда растет пропорционально р°>20 и О0,12 '•> а с увеличением тока она изменяется медленнее, чем по линейному закону.

Нагрев нейтральной компоненты плазмы воздуха осуществляется в первую очередь за счет V- Г релаксации энергии, запасенной в колебательных степенях свободы молекул азота и кислорода. Для измерения пространственного распределения поступательной температуры в положительном столбе разряда были расположены одновременно пять термопар. Распределение температуры было измерено в диапазоне изменений параметров разряда/=50-200 мА,

г, к

900

700

3____ 2

1 -О

О——

25 35

о)

40 юЧм

Рис. 3. Распределение температуры по оси (а) и радиусу (б) РК при (7 = 0.11 гс .</=2.2 10"2м. / = 6 10'2 м. I-50. 2-100.3-150.4-2

200 мА.

С? = (1,1 - 2) 10"4 кг с"1, р = 2,4-4,4 кПа при диаметре канала А = 2,2 10'2 м, / = 6-10"2 м. На рис. За и 36 приведены характерные кривые изменения газовой температуры. Как видно, в отличие от дугового разряда здесь температура на оси повышается в направлении течения газа. Эксперименты также показали, что температура увеличивается с ростом разрядного тока, давления и уменьшением расхода газа.

На рис. 4 показаны распределения потерь тепла </, через секции МЭВ при давлении р = 3,73 кПа и расходе газа 0=1,1 10"4 кг с"1 для различных величин тока разряда. Их характерной особенностью является то, что с удалением от катода <?, сначала уменьшается, достигает минимума, затем снова растет. Такое изменение, йобъясняется особенностями процессов теплообмена в ТРП. Рост й при приближении к катоду обусловлен потоком излучения, испускаемым катодом. С удалением от катода плотность потока излучения уменьшается, а поток тепла к стенке за счет теплопроводности растет, так как газ по мере движения вдоль оси г нагревается за счет джоулевой диссипации энергии электрического поля. С удалением от катода плотность излучения убывает быстрее по сравнению с ростом потока тепла от нагретого газа. При больших г потеря тепла полностью определяется теплообменом между газом и стенкой РК. Из рисунка ввдно, что минимум в распределении ¡7, выражен тем резче, чем больше величина тока. Анализ опытных данных показал, что ¡у, и мощность разряда пропорциональны ~ / 4. Таким образом, влияние тока на ц, обусловлено почти полностью изменением мощности. Рост тепловых потерь д1 с повышением давления р объясняется как возрастанием мощности разряда, так и повышением температуры газа в разрядной камере. Осредненный по длине межэлектродной вставки тепловой поток умень-

1 2~ 3 4 5 10ZZ,M Рис. 4. Распределение q, при р = 3730 Па, G -

0.11 г с1; 1 - /= 50.2 - 100.3 -150.4 - 200

шается с ростом расхода воздуха и снижением давления газа.

Так как в приэлектродных областях разряда выделяется значительная мощность, то тепловые потери через электроды играют существенную роль в энергетическом балансе РК. На рис. 5 приведены характерные зависимости потерь тепла через катод и анод от тока. Обработкой большого количества экспериментальных данных получены эмпирические формулы

Чк.а,1роа\ й]=30 В Па"0,27 (1)

да = а21р°» аол\ а2 = 3,6 В Па0'29 (кг с1)0'13 (2) справедливые соответственно в диапазонах изменения параметров: й = (9-23)10"3 м, /=(17-44)10"3 м, />=2400-11600 Па, (7=(4,5-26)10'5 кг с"', 7=0,03-0,3 А и */=(13-23)10'3 м, /=(25-44)10 3 м, />=2400-8000 Па, С=(б,5-26)10 5 кг с"1 и 7=0,03-0,3 А.В указанном диапазоне величина катодного падения составляет 250-300 В. Сравнение величин и /41=71/* показывает, что значительная часть мощности, выделяемой в области катодного потенциала, превращается в тепло и теряется через катод.

С = 4,5 Ю-5 кг с1 </ = 9103м /= 17 10"3м 3

1- 9,60 кПа

и 2- 7,73 кПа

3- 5,73 кПа

?„,Вт-

р= 4,40 кПа ¿ = 23 10"' м /=44 10"3 м У п

/Г

1-п 1а5кгс' 2-65 Ю-6 кг с1

60 90 120 7, мА 40 60 80 7, мА

Рис.5. Зависимость „ да от 7. Полученные результаты позволяют построить энергетический баланс разрядной камеры. Представим баланс в виде

N N N N

(3)

где <7/— мощность, затрачиваемая на изменение энтальпии потока плазмы, дь д„, - потери тепла через катод, анод и межэлектродную вставку. На рис.6 представлен энергетический баланс РК, составленный в соответствии с (3). Из

рисунка видно, что в исследованном диапазоне параметров доля потерь через анод составляет 10 -12% и ее зависимостью от тока можно пренебречь. Доля потерь через ка- 0 8 тод несколько увеличивается с ростом тока и находится в пределах 25-30%. Относительная

0.4

потеря через стенку РК от тока зависит очень

0,2

слабо и составляет 24-27%. На прирост энтальпии газа затрачивается 27-40% мощности раз-

Рис

ряда.

Проведенный анализ экспериментальных результатов показал, что потенциал плазмы на оси ПС с удалением от катода растет почти по линейному закону. Характер распределения потенциала в поперечном разряде аналогичен. Потенциал растет с уменьшением величины тока. Выявлено, что повышение давления также приводит к повышению потенциала (р,. Напряженность электрического поля находилась путем обработки экспериментальных данных для <р, с использованием формулы для потенциального поля Е= -^аскр. Е при малых токах вдоль оси положительного столба разряда остается приближенно постоянной. При больших токах с удалением от катода Е сначала растет, достигает максимума и при приближении к аноду несколько уменьшается.

В приэлектродных областях часть положительного столба располагается под углом к вектору скорости потока газа. Анализ полученных опытных данных показывает, что указанные участки ПС существенно влияют на устойчивость работы РК. Увеличение скорости потока и добавка инертных газов приводят к расширению области устойчивой работы. Граница области устойчивой работы РК со стороны больших токов зависит от размера катода 6 и давления в камере. С ростом 8 и понижением р величина существенно увеличивается. Полученные результаты позволяют подбирать оптимальную величину 5 с учетом значения тока, расхода и давления газа. На работу РК и величину 1кр заметно влияет предионизация. Она при определенных значениях р и С дает воз-

75 100 125 150 ЛмА . 6. Энергетический баланс РК.

можность увеличить 1кр почти в 2,5 раза.

В четвертой главе разработана методика обобщения экспериментальных данных для тепловых и энергетических характеристик тлеющего разряда в цилиндрическом канале с потоком газа. Получены обобщенные графики и формулы для важнейших характеристик разряда в потоке воздуха.

К основным параметрам, определяющим процессы в плазме тлеющего разряда, относятся масса молекулы исходного газа та, масса электрона те, массы вновь образованных частиц т„ (/= 1,2,...,п), сечения столкновений и различных элементарных процессов Qk (к = 1,2,...^), потенциалы ионизации, диссоциации и возбуждения Uj(j= 1, 2,..., v), заряд электрона е, давление газар, проекции скорости направленного движения газа V^ V¡, Vr, величина тока I, температура внутренней стенки канала Тг, температура газа на входе в РК Тв. Процессы в приэлектродных областях определяются величинами анодного и катодного падений потенциала U„ и Uk и работой выхода электрона <ре. Геометрия разрядной камеры определяется диаметром катода и межэлектродной вставки d, диаметром анода da и расстоянием между электродами I. Приняв размерности температуры и тока за первичные, в систему определяющих параметров необходимо ввести постоянную Больцмана к и электрическую постоянную ед. В соответствии с 71-теоремой из этих величин можно составить (n+s+v+13) независимых безразмерных комбинаций.

Анализ физических процессов с учетом особенностей ТР в потоке газа определенного состава показал, что, как и в случае дуговых разрядов1, некоторые из этих критериев подобия являются постоянными или несущественными.

Из полученных опытных данных следует, что в первом приближении безразмерные параметры ТРП и РК рассматриваемой схемы являются функциями критериев

1 Даутов Г Ю, Жуков М.Ф. Некоторые обобщения исследований электрических дуг. -Журнал пркл.мех и техн физ, 1965,№ 2, с 97- 105.

* А 1 ев 2 (твкТ,)0'5 3 «/ 4 «/ Здесь - число Кнудсена, критерий АГ2 пропорционален числу Рейнольдса, а А-! представляет собой отношение потоков электронов и молекул через поперечное сечение РК. Их можно записать в виде

Г -С" V -г ^ г -г - 4@>

р<1 а & п(таКТа) '

Таким образом, критериальным уравнением для интегральной безразмерной величины будет

Величиной У1 могут быть безразмерные напряжение разряда и/11, потеря тепла <2Ии и другие параметры. Распределенные параметры описываются уравнением

а а

Величиной ^ могут быть безразмерные напряженность электрического поля, тепловой поток и т.д.

В условиях принятых допущений С„, т^е и Сг являются постоянными величинами. С учетом этого упрощенные уравнения записываются в виде

<5>

"■-«¿■"■гНуз'- (6)

Из соотношения (5) для ВАХ ТРП в геометрически подобных разрядных камерах имеем

и = (7)

О а

Экспериментальные данные в данной работе обрабатывались в соответствии с соотношением (7). На рис.7 показана обобщенная ВАХ, где Я=и(ра)0-21(ОЛЗ)°',5х В Па0'2' (кг с-1)0'" м"0'36.

Путем обработки опытных данных также получена эмпирическая формула для напряжения разряда:

,(8)

600 1200 1800 шДсЛг Рис.7. Обобщенная БАХ разряда

те С,= 1050 А^Скгс'Г2 Па421 м"^ В.

Для разрядной камеры, межэлектродная вставка которой не

охлаждается, получена эмпирическая формула

и = С,

0,20

(9)

где С2=2150 А0'18 (кг с1)"0'28 Па"0,20 м°'ю В. В диапазоне /=0,03-0,ЗА, С?=(4,5-26) 10"5 кг с'1, р=(2,4-11,6) 103 Па, ¿=(9-23) 10"3 м, /Л7=210-3300А с кг1 среднее квадратичное отклонение опытных данных от расчета и по формулам (8) и (9) соответственно не превышает ±6% и ±8%. Из соотношений (8) и (9) для мощности разряда находим выражения

Е. о

в 2{в

0,82

-0,15

0,10

(10)

(11)

Безразмерную линейную плотность потока тепла через стенку МЭВ РК определим как д/1Ех, где Е„ - значение Ег на предельном участке РК. Предельный участок характеризуется постоянством величин цмЕг вдоль оси ъ и реализуется при гБа/УгР? - оо. С учетом известной зависимости Е„

(12)

при ¿=сопв1 из (6) применительно к тепловому потоку через стенку геометрически подобных РК находим

Ф * / I Л С 2 \

Обработка экспериментальных данных осуществлялась в соответствии с (13). Обобщение опытных данных при ¿¡/й = 1 приводит к формуле

-0,23

-0,44

/00,

(14)

¿r^Hf.

/(z) = (490 - 304z +108 z2)BA0'23 (кг с"1)0'21 Па-'^м-1'09 Она описывает экспериментальные результаты в диапазоне изменения параметров /=50-200мА, р =2400-4400 Па, G=(6-40)W5Kr с1, а=22 10"3м, /=7 10"2м с погрешностью ±7%. Из (14) видно, что тепловой поток растет с увеличением тока, давления и уменьшением расхода газа. Зависимость q от диаметра незначительна. Для параметра Е/р приближенное уравнение приводится к ввду

(15)

Обработка опытных данных показала, что в первом приближении влиянием (7/У на Е/р можно пренебречь. Это видно также из рис.8, где при р<2=соп51 значения Е/р для различных б ложатся на одну кривую. По опытным данным получена эмпирическая

- 0 ,35

формула = С з

EJp, В/мПа

400 800 I/G, А с/кг Рис.8. Зависимость Ejp от 1/G.

где

С3=4,1 А0,35 (кг с-,)-°-э5(Пам)в'"В.

Ы У0,8

0,83 ;

(16)

Данная формула справедлива в диапазоне изменения параметров р=2400--8000 Па, (?=(6,5-26) 10"5 кг с"1, ¿= (13-23) 10"3 м, /=(4-6) 10"2 м, 7=0,05-0,2 А.

Умножив обе части (16) на Ш, получаем эмпирическую формулу для линейной плотности мощности внутренних источников тепла

(.7)

Отсюда видно, что линейная плотность мощности внутренних источников тепла растет с увеличением разрядного тока, расхода газа и давления.

Выводы

1. Разработан и изготовлен экспериментальный стенд для исследования тепловых и энергетических характеристик тлеющего разряда в потоке газа.

2. Экспериментально определены мощность разряда, вольтамперные характеристики разряда, распределения температуры газа в положительном столбе и теплового потока через стенку разрядной камеры, распределения потенциала и напряженности электрического поля в разрядной камере и потери тепла через электроды при токах 0,03 - 0,3 А, давлениях 2,4 - 11,6 кПа, расходах воздуха 4,5 10"5 - 2,6 10"4 кг с"1, диаметрах разрядной камеры 9 10'3 - 2,3 10"2 м, расстояниях между электродами 1,7 1 О*2 - 7 10"2 м.

3. Получены эмпирические формулы для расчета потерь тепла через катодный и анодный узлы разрядной камеры. Показано, что потери тепла через электроды увеличиваются с повышением давления и ростом тока. Зависимость потерь от тока является линейной. Потеря тепла через катод в исследованном диапазоне параметров от расхода газа существенно не зависит, потеря тепла через анод несколько уменьшаются с увеличением расхода газа. Установлено, что значительная часть мощности, выделяемой в катодной части разряда, превращается в тепло и теряется через катод.

4. Составлен энергетический баланс разрядной камеры. Показано, что доля энергетических потерь через анод составляет ~10-12% от мощности разряда. Доля потерь через катод составляет — 25-30%. Относительная потеря тепла через межэлектродную вставку от тока разряда зависит очень слабо и составляет 24-27%. На увеличение внутренней энергии газа затрачивается -27-40% мощности разряда.

5. Выявлено существенное влияние областей вблизи электродов разрядной камеры на устойчивость разряда. При давлениях 104 Па в области у катода заметно усиливается свечение и возникают низкочастотные случайные пульсации напряжения и тока разряда. Показано, что увеличение скорости потока, добавка гелия и предионизация газа приводят к расширению области устойчивой работы РК.

6. На основе анализа физических процессов в разрядной камере с использованием методов теории подобия получены приближенные критериальные уравнения для обобщения тепловых и энергетических характеристик плазмы разряда.

7. Построены обобщенные графики и получены эмпирические формулы, позволяющие рассчитывать мощность разряда и вольтамперные характеристики в следующих диапазонах изменения параметров: для тока 0,03 - 0,3 А, давления 2,4 - 11,6 кПа, расхода воздуха 4,5 10"5 - 2,6 10"4 кг с'1, диаметра разрядной камеры 9 10"3 -2,3 10"2 м и расстояния между электродами 1,7 10'2 - 7 10"2м. При этом погрешность расчетов составляет не более ±6%.

8. Получены обобщенные формулы для расчетов распределения теплового потока через межэлектродную вставку, линейной плотности мощности внутренних источников тепла и приведенной напряженности электрического поля Е^р в разрядной камере с продольным потоком воздуха.

Полученные результаты могут быть использованы при разработке проточных разрядных камер газовых лазеров, плазмохимических реакторов и ряда других устройств, предназначенных для неравновесного нагрева потока воздуха в тлеющем разряде.

ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

I, и, N - ток, напряжение и мощность разряда; - ток перехода ТР в дугу, N1 -линейная плотность мощности внутреннего источника; Е - напряженность электрического поля; Е„ - значение Ег при г->оо, <р, - потенциал плазмы; ик- катодное падение потенциала; Я- диаметр, радиус разрядной камеры; ¿а-диаметр анода; / - расстояние между электродами; ср, г, г - цилиндрические координаты; г - безразмерная цилиндрическая координата, отнесенная к <1, Т -температура нейтральных частиц в РК; - потери тепла через / -тую секцию МЭВ; дь - потери тепла через катод, анод, МЭВ; q - линейная плотность

теплового потока на стенку; д - давление газа; б- секундный массовый расход воздуха.

Основное содержание диссертации изложено в работах:

1 .Мухамадияров Х.Г. Критериальное обобщение результатов экспериментальных исследований тепловых и электрических характеристик тлеющего разряда./ Гайсин Ф.М., Камалов P.P., Мухамадияров Х.ГУ/ Инж.-физ. журнал. -1983. - т.45. - в.З. - с.432-437.

2. Мухамадияров Х.Г. Некоторые особенности тлеющего разряда в поперечном потоке воздуха./ Бедретдинов З.М., Гайсин Ф.М. Мухамадияров Х.Г. // Теплофиз. высок. Температур. - 1978. - т. 16. - в.2. - с.274-280.

3. Мухамадияров Х.Г. Энергетические характеристики продольного разряда в потоке воздуха./ Галеев И.Г., ИсрафиловЗ.Х. Мухамадияров Х.Г.// Вестник КГТУ, Казань, 2005, №3, с.36 - 39.

4. Мухамадияров Х.Г., Распределение температуры, потенциала и напряженности электрического поля в положительном столбе тлеющего разряда в продольном потоке воздуха./ Билалов Р.Х., Мухамадияров Х.Г., Р.А.Сабитов P.A.// Низкотемпературная плазма: Межвуз.сб. Казань: КАИ, 1985, с.21 - 26.

5. Мухамадияров Х.Г. Конвективный теплообмен в тлеющем разряде в потоке воздуха./ Даутов Г.Ю., Мухамадияров Х.Г., Сабитов P.A.// Тепло- и мас-сообмен в химической технологии. Межвуз. сб. Казань, КХТИ. - 1984. с.54-56.

6. Мухамадияров Х.Г. Обобщение тепловых и электрических характеристик PK при низких давлениях. / Билалов Р.Х., Мухамадияров Х.Г., Сабитов P.A.// Межвуз.сб. Физика газового разряда. Казань, КАИ. - 1988. - с. 44 - 47.

7. Мухамадияров Х.Г. Электрические и тепловые характеристики высоковольтного разряда в потоке воздуха при низких давлениях./ Мухамадияров Х.Г., Сабитов P.A.//- Казань, 1983, 15 с. - Рукопись представлена Казанским авиационным институтом. Деп, в ВИНИТИ 28.04.83, № 2265-83 Деп.

8. Мухамадияров Х.Г. Распределение температуры и потенциала в тлеющем разряде в потоке воздуха. / Мухамадияров Х.Г., Сабитов P.A.// - Казань, 1983, 23 с. - Рукопись представлена Казанским авиационным институтом.

Деп. в ВИНИТИ 29.08.83 № 4731 - 83 Деп.

9. Мухамадияров Х.Г. Тлеющий разряд в потоке газов: Плазменные процессы в металлургии и технологии неорганических материалов. / Гайсин Ф.М., Даутов Г.Ю., Мухамадияров Х.Г.// Тез. докл. III всесоюзн. совещания. - М.: 1979, с.44-45.

10. Мухамадияров Х.Г. Характеристики генератора неравновесной плазмы для обработки поверхностей: Плазменные процессы в металлургии и технологии неорганических материалов. /, Даутов Г.Ю., Мухамадияров Х.Г., Сабитов Р.А.// Тез. докл. IV всесоюзн. совещания. - М.: 1983. - с.17.

11. Мухамадияров Х.Г. Некоторые особенности тлеющего разряда в поперечном потоке воздуха: Плазмохимическая технология и аппаратостроение./ Бедретдинов З.М., Гайсин Ф.М., Мухамадияров Х.Г.// Тез. докл. II Всесоюзн. совещания. - М.: 1977. - т.2. - с. 182 - 184.

12. Мухамадияров Х.Г. Исследование тлеющего разряда в поперечном потоке газов: Плазмохимическая технология и аппаратостроение. / Бедретдинов З.М., Гайсин Ф.М., Мухамадияров Х.Г.// Тез. докл. П всесоюзн. совещания. -М.: 1977.-т.2, с. 190-192.

13. Мухамадияров Х.Г. Экспериментальное исследование тлеющего разряда в поперечном потоке газа между штыревым катодом и сплошным анодом./,Бедретдинов З.М., Даутов Г.Ю., Мухамадияров Х.Г.// Основные направления развития и применения низкотемпературной плазмы в машиностроении и металлообработке. Тез. докл. республ. научно-практической конф. Казань.: 1979. - с.64 - 65.

14. Мухамадияров Х.Г. Тлеющий разряд в потоке ионизованного воздуха./ Бедретдинов З.М., Гайсин Ф.М., Мухамадияров Х.Г.// Основные направления развития и применения низкотемпературной плазмы в машиностроении металлообработке. Тез. докл. республ. научно-практической конф. Казань.: 1979-с.66 67.

15. Мухамадияров Х.Г. Энергетические характеристики разрядной камеры плазмохимического реактора./ Билапов Р.Х., Гайнутдинов Н.И., Мухама-

дияров Х.Г., Сабитов Р.А.// Разработки молодых ученых, специалистов и студентов производству./ Тезисы П-ой конф. молодых ученых и специалистов Казанского химико-технологического ин-та. Казань.: 1983. - с. 16.

16. Mukhamadijarov Kh.G. Thermal and energetic characteristics of longitudinal glow discharge in flow of air J Galeev I.G., Israfilov Z.Kh., Mukhamadijarov Kh.G.// Plasma Physic and Plasma Technology. IV International Conference. Minsk.: 2003p. 108-111.

17. Мухамадияров Х.Г. Энергетические характеристики разрядной камеры при низких давлениях./ Галеев И.Г., З.Х.Исрафилов З.Х., Мухамадияров Х.Г.// Молекулярная биология, Химия и физика гетерогенных систем. 7-я международная научная конф. - Москва-Плес, 7-13 сентября 2003. - с. 157-158.

Издательство «Экоцентр» Лицензия Минпечати РТ № 0307 от 8.06.2000

_Без объявл. - 2006_

Отпечатано с готового оригинал-макета. Печать RISO. Бумага офсет 1. Формат 60*84 1/16.

_Объем 1,25 п.л. Тираж 100 экз. Заказ 30._

Отпечатано на полиграфическом участке издательства «Экоцентр» г. Казань, ул. Четаева, 18.

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата технических наук, Мухамадияров, Харис Гараевич

Обозначения

Введение

Глава 1. Обзор исследований тепловых и энергетических харак- 10 теристик тлеющего разряда в потоке газа

1.1. Основные свойства и некоторые применения тлеющего разряда

1.2. Теоретические исследования распределений температуры и 17 плотности мощности внутреннего источника тепла в ПС

1.3. Экспериментальные исследования характеристик тлеющего раз- 25 ряда

1.4. Методы обобщений тепловых и энергетических характеристик 32 электрических разрядов

1.5. Задачи диссертации

Глава 2. Описание экспериментальной установки и методики измерений

2.1. Система электрического питания установки

2.2 . Пневмо-гидросистема установки

2.3. Вакуумная система установки

2.4. Разрядные камеры

2.5. Методика проведения экспериментов и оценка погрешности из- 48 мерений

Глава 3. Экспериментальные исследования тепловых и энерге- 52 тических характеристик ТРП

3.1. Мощность и вольтамперные характеристики разряда

3.2. Распределение температуры в положительном столбе

3.3. Распределение теплового потока через стенку разрядной камеры

3.4. Потери тепла через электроды и энергетический баланс РК с продольным потоком

3.5. Распределение потенциала и напряженности электрического поля

3.6. Влияние конструктивных, газодинамических и электрических параметров на работу РК

Глава 4. Обобщенные тепловые и энергетические характеристики разрядной камеры

4.1. Критериальные уравнения для обобщения экспериментальных данных

4.2. Обобщенные вольтамперные характеристики и мощность разряда

4.3. Обобщенные графики и эмпирические формулы для распределения теплового потока через стенку РК

4.4. Обобщенные данные для расчетов параметра Ez/p и линейной плотности мощности внутреннего источника тепла 104 Заключение 109 Литература 111 Приложение

ОБОЗНАЧЕНИЯ d, R - диаметр, радиус разрядной камеры; da - расстояние между электродами и внутренний диаметр анода; г, z,(p - цилиндрические координаты; г, z - безразмерные цилиндрические координаты, отнесенные к R; t - время;

J,U-ток и напряжение разряда; j - плотность тока;

Е - напряженность электрического поля; Er, Ez - проекции вектора Е\ Ео, Еоо - значения Ez; (р - потенциал плазмы; пе, rii - концентрации электронов и ионов; те,е,Хе - масса, заряд и средняя длина свободного пробега электрона;

Un - напряжение прибора;

4 Uа - катодное и анодное падения потенциала;

Uj - потенциалы ионизации, диссоциации и возбуждения; фе - работа выхода электрона;

So - электрическая постоянная;

Qk - сечения столкновений и различных элементарных процессов; та - масса молекулы исходного газа;

Х~ коэффициент теплопроводности; mi - массы вновь образованных частиц;

G - секундный массовый расход газа;

V2, Vr - проекции вектора скорости потока газа; р, р- плотность, давление газа; к ~ постоянная Больцмана;

Т, Те -температура нейтрального и электронного газов;

Ть - температура газа на выходе в разрядную камеру; TR - температура внутренней стенки канала;

1к> Я a, q т - потери тепла через катод, анод и межэлектродную вставку; qi - потеря тепла через i-тую секцию межэлектродной вставки ; q - линейная плотность теплового потока на стенку;

Cj, с2, с„ - постоянные коэффициенты;

Rs - балластное сопротивление; ре - объемная плотность заряда ; v - частота ионизации;

Da - коэффициент амбиполярной диффузии; Д, De - коэффициенты диффузии ионов и электронов; be, hi - подвижности ионов и электронов; N- мощность разряда;

N] — линейная плотность мощности внутреннего источника тепла;

N2(z)- мощность участка разряда длиной z;

Т/, Т"- температура воды на входе и выходе i-той секции;

Т/, Тк"~ температура воды на входе и выходе катода;

ТаТа температура воды на входе и выходе анода.

Введение диссертация по механике, на тему "Обобщенные тепловые и энергетические характеристики тлеющего разряда в потоке воздуха"

Отличительной особенностью тлеющего разряда является существенная неравновесность, связанная с сильным отрывом электронной температуры от газовой. В неравновесных условиях тлеющего разряда можно избирательно возбуждать колебательные степени свободы молекул газа, осуществлять большое число процессов, принципиально невозможных в равновесных условиях. Такая неравновесная слабоионизованная плазма широко применяется для обработки материалов [1,2], в электронике [3,4], плазмохимии [5,6,7], в качестве активной среды лазеров большой мощности, [8-12], технологии сварки [13], в технологических процессах плазменного нанесения покрытий, в процессах плазменной очистки поверхностей сложной конфигурации [14] и в других областях науки и техники. Для дальнейшего повышения эффективности указанных применений необходимы более детальные исследования процессов в тлеющем разряде, разработка разрядных камер с высоким КПД и большим ресурсом работы.

Известные результаты исследований тлеющего разряда в неподвижном газе представлены в ряде монографий и учебников, например [11,15-19].

Одним из наиболее эффективных способов поддержания высокой степени неравновесности плазмы тлеющего разряда является организация прокачки газа. Однако к настоящему времени закономерности тлеющего разряда в потоке газа изучены недостаточно полно как теоретически так и практически. В такой плазме происходят многочисленные элементарные процессы: ионизация и возбуждение нейтральных частиц при столкновениях с электронами, возбуждение колебательных уровней молекул, прилипание электронов к нейтральным частицам газа и их отлипание, рекомбинация заряженных частиц, возбуждение и ионизация нейтральных частиц световыми квантами, тормозное излучение, диссоциация и различные химические реакции. До сих пор мало изученным остается взаимное влияние газодинамических параметров потока и электрических характеристик разряда. Изучение этой взаимосвязи открывает новые перспективы использования потока для обеспечения однородности распределения основных электрических характеристик в зоне разряда, намечает новных электрических характеристик в зоне разряда, намечает новые пути повышения устойчивости разряда и создания высокоэффективных генераторов сильнонеравновесной плазмы.

Разряд в продольном потоке, перспективность которого наметилась в последние годы, исследован сравнительно мало. Имеющиеся в литературе теоретические и экспериментальные данные недостаточны для высокоточных инженерных расчетов разрядных камер и для полного понимания процессов взаимодействия положительного столба с потоком газа. В связи с этим исследования тепловых и энергетических характеристик тлеющего разряда в продольном потоке газа являются весьма актуальными.

Данная диссертация посвящена экспериментальному исследованию и обобщению тепловых и энергетических характеристик тлеющего разряда в потоке воздуха. Она состоит из введения, четырех глав, списка литературы и приложения.

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

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

2. Экспериментально определены мощность разряда, вольтамперные характеристики разряда, распределения температуры газа в положительном столбе и теплового потока через стенку разрядной камеры, распределения потенциала и напряженности электрического поля в разрядной камере и потери тепла через электроды при токах 0,03 - 0,3 А, давлениях 2,4 - 11,6 кПа, расходах воздуха 4,5 10"5 - 2,6 10"4 кг с"1, диаметрах разрядной камеры 9 10"3 - 2,3 10'2 м, расстояниях между электродами 1,7 10"2-7 10'2м.

4. Составлен энергетический баланс разрядной камеры. Показано, что доля энергетических потерь через анод составляет -10-12% от мощности разряда. Доля потерь через катод составляет ~ 25-30%. Относительная потеря тепла через межэлектродную вставку от тока разряда зависит очень слабо и составляет 24-27%. На увеличение внутренней энергии газа затрачивается -27-40% мощности разряда.

6.На основе анализа физических процессов в разрядной камере с использованием методов теории подобия получены приближенные критериальные уравнения для обобщения тепловых и энергетических характеристик плазмы разряда.

7.Построены обобщенные графики и получены эмпирические формулы, позволяющие рассчитывать мощность разряда и вольтамперные характеристики в следующих диапазонах изменения параметров: для тока 0,03 - 0,3 А, давления 2,4 - 11,6 кПа, расхода воздуха 4,5 10"5 - 2,6 10"4 кг с"1, диаметра разрядной камеры 9 10"3 -2,3 10"2 м и расстояния между электродами 1,7 10"2 - 7 10"2м. При этом погрешность расчетов составляет не более ±6%.

8. Получены обобщенные формулы для расчетов распределения теплового потока через межэлектродную вставку, линейной плотности мощности внутренних источников тепла и приведенной напряженности электрического поля EJp в разрядной камере с продольным потоком.воздуха.

Список источников диссертации и автореферата по механике, кандидата технических наук, Мухамадияров, Харис Гараевич, Казань

1. Бабад-Захряпин А.А., Кузнецов Г.Д. Химико-термические обработки в тлеющем разряде. -М.: Атомиздат, 1975. - 186 с.

2. Даутов Г.Ю., Тимеркаев Б.А. Генераторы неравновесной газоразрядной плазмы. Казань: Фэн, 1996. - 200 с.

3. Генис А.А., Горштейн И.Л., Пугач А.Б. Приборы тлеющего разряда. -Киев: Техника, 1970.-404 с.

4. Каганов И.Л. Ионные приборы. М.: Энергия, 1972. - 528 с.

5. Иванов А.А., Соболева Т.К. Неравновесная плазмохимия. М.: Атомиздат, 1987.-263 с.

6. Вурзель Ф.Б. Применение низкотемпературной плазмы в химической промышленности. В кн.: Очерки физики и химии низкотемпературной плазмы / Под ред. Л.С.Полака. М.: Наука, 1977, с. 411-433.

7. Демариа А. Мощные лазеры непрерывного действия на углекислом газе (обзор). ТИИЭР, 1973, т.61, в.6, с. 17-30.

8. Карлов Н.В., Конев Ю.Б. Мощные молекулярные лазеры. М.: Знание, 1976.-63 с.

9. Райзер Ю.П. Основы современной физики газоразрядных процессов. -М.: Наука, 1980.-416 с.

10. Nighan W.Z. Progress in high pressure electric lasers, 11th Jnt. Conf. Phenomena's in Ionized Cases, Prague, 1973, v.2, p. 267-299.

11. Болотов Г.П., Котельников Д.И. Низкотемпературная плазма тлеющего разряда источник сварочного нагрева. В сб. Плазмотехнология. Киев, 1989, с.88-90.

12. Бедретдинов З.М., Иванов В.Ю., Сабитов Р.А. и др. Плазменная обработка твердых тел в тлеющем разряде в потоке газа. Тез. Докл. 3 Республиканской научно-практической конференции. Казань, 1988,с.56.

13. Энгель А. Ионизованные газы. М.: Физматгиз, 1959. - 332 с.

14. Капцов Н.А. Электрические явления в газах и вакууме. М. - JL: Гостех-издат, 1950. - 836 с.

15. Грановский B.JI. Электрический ток в газе. М.: ГостехиздатД 952. - 432с.

16. Лёб Л.Б. Основные процессы электрических разрядов в газах. М.-Л.: Гостехиздат, 1950. - 672 с.

17. Ховатсон A.M. Введение в теорию газового разряда. М.: Атомиздат, 1980,- 182 с.

18. Велихов Е.П., Голубев B.C., Пашкин С.В. Тлеющий разряд в потоке газов. Успехи физ. наук, т. 137, в.1, с. II7-I50.

19. Грановский В.Л. Электрический ток в газе. Установившийся ток. М.: Наука, 1971.-544 с.

20. Юргенсон А.А. Современное состояние азотирования. В сб.: Защитные покрытия на металлах. Киев, Наукова думка, в.1, 1967, с. 57-65.

21. Лахтин Ю.М., Крымский Ю.Н. Физические процессы при ионном азотировании. В сб.: Защитные покрытия на металлах. Киев, Наукова думка, в.2,1968. с. 225 - 299.

22. Прокошкин Д.А., Арзамасов Б.Н., Рябченко Е.В., Михайлов И.А. Получение покрытия на металлах в тлеющем разряде. В сб.: Защитные покрытия на металлах. Киев, Наукова-думка, в. 3, 1970, с. 7-16.

23. Михайлов И.А. Исследование каналовых лучей в тлеющем разряде при азотировании. В сб.: Защитные покрытия на металлах. Киев, Наукова думка, в.1, 1967, с. 81-86.

24. Рябченко Е.В., Арзамасов Б.Н., Прокошкин Д.А. Термодинамический анализ процесса силицирования молибдена. В сб.: Защитные покрытия на металлах. Киев, Наукова думка, в.1, 1967, с. 92-97.

25. Бабад-Захряпин А.А., Кузнецов Т.Д. Текстурованные высокотемпературные покрытия. М.: Атомиздат, 1980, - 176 с.

26. Вурзель Ф.Б., Назаров В.Ф. Некоторые специальные применения низкотемпературной плазмы (обзор) В кн.: Плазмохимические реакции и процессы. М., Наука, 1977, с.5-25.

27. Вурзель Ф.В., Назаров Б.Ф. Плазмохимическая модификация поверхности стекла. В сб.: Плазмохимические процессы. М., Наука, 1979, с. 172-203.

28. Javan A., Bennet W.R., Herriot Jr. D.R. Population inversion and continuous optical msser oscilation in a gas discharge containing a He-Ne mixture. Phys. Rev. Zett., 1961, v.6, p. 103-110

29. Газовые лазеры. Сб.ст. / Пер. с англ, под ред. Н.Н.Соболева. М.: Мир, 1968.-334 с.

30. Соболев Н.Н., Соковиков В.В. Оптически^ квантовые генераторы на С02. Успехи физ. наук, 1967, т.91, в.З, с. 425-454.

31. Газовые лазеры / Под ред. Р.И.Солоухина. Новосибирск, Наука, 1977. -360 с.

32. Вуд П. Импульсные молекулярные лазеры высокого давления. ТИИЭР. 1974. т.62, № 3, с. 83-134.

33. П.И., Иванченко А.И., Солоухин Р.И., Якоби Ю.А. Электроразрядный ОС2-лазер непрерывного действия с замкнутым циклом. В кн.: Газовые лазеры. Новосибирск, Наука,1977, с .135 - 152.

34. Schottky W. Wandstrome undfhoorie der positiven soule.- Phys.Z., 1924, Bd.25., s. 342-348.

35. Zangmuir I. The Interaction of Electron and Positive ion space Charges in Cathode sheaths. Phys. Rev., 1929, v. 33, №6, p. 954- 989.

36. Tonks Z., Zangmuir J.A. General Theory.of the plasma of an are. Phys. Rev., 1929, v.34, №15, p. 876-992.

37. Druyvesteyn M.J., Warmholtz N. Uniform plasma in the positive column of a glow discharge. Phil. Mag., 1934, v. 17, p. 1-12.

38. Фабрикант В.А. О распределении электронов по сечению газового разряда. Докл. АН СССР, 1939, т.24, в.6, с. 531-533.

39. Белоусова JI.E. Применение метода Галеркина к некоторым задачам теории положительного столба. Ж. Техн. физ., 1968,т.38, в.З, с. 437-461.

40. Rogoff G.Z. A general characteristic equation for a diffusion-controlled positive column of circular gross section with one-step and two step ionization prosses. -J. de Physique, 1979,40, №7, p. 175-176.

41. Rogoff G.Z. Electron density distributions in gas diseharde columns with electron production and loss rates lineal and quadratic in electron density. J. Appl. Phys., 1980, v.51, p. 3144-3148.

42. Crawford F.W. Variational description of the'positive column with two step ionization. J. Appl. Phys., 1980.

43. Ульянов K.H. Теория нормального тлеющего разряда при средних давлениях. Теллофиз. высок, температур, 1972, № 5, с. 931-938.

44. Tosihiko Dote, Jukimi Jchikawa. Unifies electron temperature caracteristics in positive columns with the volume recombination. -J. Phys. Soc. Jap., 1977, v.43, № 2, p. 733-734.

45. El Nagar N.M.garbe A.S., Turkey A.H. Use of schottkys diffusion theory for nonstationary plasma column. Fisica, 1978, v. 10, № 3, p. 197-202.

46. Шмелева P.H. Диффузия плазмы тлеющего разряда. Диэлектрики и полупроводники. Межвуз. научн. сб., 1976, в. 10, с. 98-101.

47. Дорош B.C. Добро Л.Ф., Иванов В.Н., Лоткова Э.Н., Писаренко В.В. Газовая температура в плазме разряда лазера на окиси углерода. Квантовая электроника, 1975, т.2, № 5, с. 1030 - 1034.

48. Белоусова И.М., Данилов О.Б., Киселев В.М. Влияние температуры газа на выходную мощность ОКГ на смеси Не-Ж. техн. физ., 1968, т.38, в.З, с. 492496.

49. Елецкий А.Ф. Газовый разряд. М.: Знание, 1981, - с. 64.

50. Гладуш Г.Г., Самохин А.А. О предельных энерговкладах в тлеющем разряде в поперечном потоке газа//ТВТ. 1985. -№1. - СюЗб -41.

51. Кузнецов Г.Д. Перспективные применения тлеющего разряда в химико-термической обработке. В сб.: Диффузионное насыщение и покрытия на материалах. Киев, Наукова думка, 1977, с. 91-96.

52. Акишев Ю.С., Захарченко А.И., Городничева И.И., Пономаренко В,В., Ушаков А.Н. Нагрев газа в самостоятельном тлеющем разряде. Журнал при-клад.мех. и техн. физ., 1981, № 3,с. 10-13.

53. Веденов А.А., Витшас А.Ф., Герц, Наумов В.Г. К вопросу о балансе энергии электронов в плазме тлеющего разряда. -Теплофиз. высок.температур.

54. Напартович А.П., Наумов В.Г., Шавков В.М. О нагреве газа в комбинированном разряде в потоке азота. Докл. АН СССР, 1977, т.232, № 3, с. 655 -657.

55. Голубовский Ю.Б., Ржевский В.Н., Флорко А.В. Температура газа в положительном столбе разряда в азоте. Теплофиз. высок, температур. 1978, т. 16, в. 1, с. 13-19.

56. Елецкий А.В., Мищенко Л.Т., Тычинский В.П., О тепловом режиме положительного столба газового разряда. Ж .прикл. спектроскопии. 1968, т.8, № 3, с. 425-428.

57. Мищенко Л.Т., Павлова Л.М., Тычинский В.П., Фадина Т.А. Влияние температуры газа на спектральные характеристики генерации лазера на смеси С02 + воздух + Не. Электронная техника: Газоразрядные приборы, 1968, сер.З, в.2(10), с . 47-53.

58. Васильев С.С., Сергиенкова Е.А. Энергетический расчет и спектроскопическое определение молекулярных температур в зоне электрического разряда при средних давлениях. Ж. физ. химии, 1966, т.46, № 10, с. 2373 - 2376.

59. Хворостовская Л.Э., Янковский В.А. О механизме образования озона в тлеющем разряде в молекулярном кислороде. Опт. и спектр., 1974, т.37, вып.1, с. 26-30.

60. Очкин В.Н., Савинов С.Ю., Удалов Ю.Б. О характере усреднения при измерениях температуры по электронно-колебательно-вращательным спектрам молекул в разрядных трубках. М.: 1977, - 12 с. (препринт / Физ. ин-т АН СССР: № 36).

61. Waszink J., Hand van Vliet J. A. J. M. Measurenunts of the gas Temperature in C02- N2- H20- He Discharges. J. Of Appl. Phys., 1971, v. 42, № 9, p. 3374-3379.

62. СмирновС. А., Рыбкин B.B., Титов В.А. Анализ источников нагрева в положительном столбе тлеющего разряда в воздухе. 9 школа по плазмохимии для молодых ученых России и стран СНГ, Иваново, 1999г., с. 156-159.

63. Авельсиитов Г.А., Велихов Е.П., Голубев B.C., Лебедев Ф.В. Перспективные схемы и методы накачки мощных С02 лазеров для технологии (обзор). - Квантовая электроника, 1981, т.8, в. 12, с.2517 - 2539.

64. Мыльников Г.Д., Напартович А.П. Доменная неустойчивость тлеющего разряда. Физика плазмы, 1975, т.1, в.6, с.892 - 900.

65. Nighan W.Z., Wiegand W.Z. Influence of negativasion processes an steady -state properties and striations in molecular gas diseharger. Phys. Rev. ser. A, 1973, v. 10, p. 922-945.

66. Блохин В.И., Пашкин C.B. О возможном состоянии положительного столба высоковольтного диффузного разряда при наличии электроотрицательных компонентов. Теплофиз. высоких температур, 1979, т. 17, в.1, с.207-208.

67. Бреев В.В., Пашкин С.В. Численное исследование стационарных состояний положительного столба высоковольтного диффузного разряда при средних давлениях. М., 1978, - 12 с. (Препринт / Ин-т атом.эн.: ИАЭ-2956).

68. Блохин В.И., Пашкин С.В. Исследование анодного падения в высоковольтном диффузном разряде в поперечном потоке воздуха. Теплофиз.высок. температур, 1976, т.14, в.2, с.378 379.

69. Арутюнян Г.Г., Галечян Г.А., Тавакалян Л.Б. Влияние ламинарного течения на распределение концентрации заряженных частиц по радиусу положительного столба в тлеющем разряде с продольным потоком газа. -Изв. АН Арм.ССР, Физика, 1980, в. 15, с. 286 292.

70. Шмелев В.М., Марголин А.Д. К теории вихревого тлеющего разряда. -Ж .техн. физ., 1980, т.50, в.4, с. 745 748.

71. Галечян Г.А., Петросян С.И. Возмущение газового разряда продольным турбулентным потоком. Теплофиз. высок, температур, 1978, т. 16, в. 4, с. 677 -681.

72. Wasserstorm Е., Grisspin J., Rom J., Scharz J. The interaction between electrical discharges and gas flow. J. Appl. Ohys., 1978, №1, p. 81-86.

73. Юнусов Р.Ф. Теоретическое исследование распределения концентрации электронов в положительном столбе тлеющего разряда с продольным потоком газа. Инж .физ. журнал, 1982, т.43, в. 4. с. 585 - 589.

74. Гордиец Б.Ф., Осипов А.И., Ступоченко Е.В., Шелепин А.А. Колебательная релаксация в газах и молекулярные лазеры. Успехи физ. наук, 1972, т. 108, в. 4, с. 655 - 699.

75. Голубовокий Ю.Б., Ржевский В.Н., Флорко А.В. Температура газа в положительном столбе разряда в азоте. Теплофиз. высок.температур, 1976, т. 16, в. 1, с. 13-19.

76. Голубовский Ю.Б., Флорко А.Б. О роли процессов в механизме нагревания газа в положительном столбе разряда в азоте. Теплофиз. высок, температур, I960, т. 18, в. 4, с. 670 - 873.

77. Клирфельд Б.Н. Положительный столб газового разряда и его использование для получения света. Труды ВЭИ, 1940, в. 41, с. 165 - 235.

78. Покровская А.С. Исследование разряда в водороде. Ж. техн. физ., 1951, т. 21, в.6, с. 617-624.

79. Zompe A., seeliger В. Characteristics and applications of glow discharge tubes. Ann. Phys. Soc., 1956, B. 69, p. 468 474.

80. Клярфельд Б.Н. Положительный столб газового разряда. Ж. техн. физ., 1938, 8, с. 2012-2031.

81. Беляков Ю.М., Даутов Г.Ю., Семичев А.Я., Бедретдинов З.М., Гайсин Ф.М., Кривоносова Е.И. Об особенностях тлеющего и контрагированного разрядов в поперечном потоке воздуха. Теплофиз. выоок. температур, 1979, т. 7, в. 1, с. 5 9. .

82. Алферов В.И., Бушмин А.С., Калачев Б.В. Экспериментальные исследования свойств электрического разряда в потоке воздуха. Ж. экспер. и теор. физ., 1966, т.51, с. 1281 - 1286.

83. Акишев Ю.С., Высикайло Ф.И., Напартович А.П., Пономаренко В.В. Исследование квазистационарного разряда в азоте: -Теплофиз. высок.температур, 1980, т. 18, в. 2, с. 266-272.

84. Иванченко А.И., Фидельман Г.Н. Фарадеево пространство в разряде с поперечным потоком газа. В кн.: Аэрофизические исследования - Новосибирск, 1976, в. 6, с. 3 -10.

85. Воронцов С.С., Иванченко А.И., Шепеленко А.А., Якоби Ю.А. О поперечном к потоку газа электрическом тлеющем разряде. Ж. техн. физ., 1977, т. 47, в. II, с. 2287-2292.

86. Юнусов Р.Ф. Электрические и тепловые характеристики тлеющего разряда с продольным потоком газа. Казань, 1981. - '24 с. - Рукопись представлена Казанским авиац.ин-том. Деп. в ВИНИТИ 21 июля 1981г. № 3641-81.

87. Марков В.Ф., Дамшиц Б.М., Григорьян Г.М., Иванов Г.М., Корецкий Я.П., Кочетов И.В., Ламонов В.М., Певгов В.Т. Газоразрядный СО-лазер с высоким удельным теплосъемом. Квантоэлектронцка, 1977, т. 4, № 8, с. 1824 -1826.

88. Максимов А.И., Сергиенко А.Ф, Словецкий Д.И. Измерение температуры газа в тлеющем разряде термопарным методом, Физика плазмы, 1978, т.4, в. 2, с. 347-351.

89. Гайсин Ф.М., Миннигулов A.M. Пространственное распределение концентрации электронов в тлеющем разряде в поперечном потоке воздуха. Теплофиз. высок, температур, 1980, т. 18, в. 5, с. 940 - 943.

90. Баранов В.Ю., Веденов А.А., Низьев В.Г. Разряд в потоке газа. -Теплофиз. высок, температур, 1972, т. 10, в. 6, с:' 1154 1159.

91. Автаева С.В., Оторбаев Д.К., Скорняков А.В. Экспериментальное исследование характеристик тлеющего разряда в воздухе.// 3-й Международный симпозиум по теоретической и прикладной плазмохимии./ Сборник материалов, Т.2. -Иваново: 2002. с. 378 - 381.

92. Акишев Ю.С., Напартович А.П., Пашкин С.В. Исследование прилипа-тельной неустойчивости в тлеющем разряде в потоке воздуха. Физика плазмы, 1978, т. 4, в. 1, с. 152- 158.

93. Беломестнов П.И., Иванченко А.И., Солоухин Р.И., Якоби Ю.А. Использование протяженного тлеющего разряда в С02-'лазере замкнутого цикла с конвективным охлаждением. Журнал прикл . мех. и техн. физ., 1974, в. 1, с. 4 -12.

94. Акишев Ю.С., Пашкин С.В. Исследование тлеющего разряда в потоке воздуха с поперечным магнитным полем. Теплофиз. высок.температур, 1977, т.15,в.4,с. 703 - 707.

95. Голубев B.C., Ковалев А.С., Логинов Н.А., Письменный И.А., Рахимов А.Т. Катодное падение потенциала в стационарном несамостоятельном разряде, контролируемым электронным пучком. Физика плазмы, 1977, т. 3, в. 5, с. 1011 -1016.

96. Энгель А., Штеенбек М. Физика и техника электрического разряда в газах. М.- Л., ОНТИ - НКТП, 1936, - 251 с.

97. Конюхов В.К. Подобные газовые разряды для С02-лазеров.- Ж. техк. физ, 1970, т. 40, № 8, с. 1649 1655.

98. Антропов Е.Т., Силин-Бикчурин И .А. Выполнимость законов подобия для лазерного газового разряда на основе С02. М .гехн. физ., 1971, т. 41, в. 2, с. 358-361.

99. Кутателадзе С.С., Ясько О.И. Обобщение характеристик электродуговых подогревателей. Инж.физ.журнал, 1964, т.7, № 4, с. 25 - 27.

100. Ясько О.И. Электрическая дуга в плазмотроне. Минск: Наука и техника, 1977.- 151 с.

101. Жуков М.Ф., Смоляков В.Я., Урюков Б.А. Электродуговые нагреватели газа (плазмотроны). М.: Наука, 1973. - 232 с.

102. Жидович А.И. Обобщенные В АХ линейных электродуговых нагревателей. Инж.физ. журнал, 1968, т. 15, № 1.

103. Коротеев А.С., Ясько О.И. Некоторые вопросы обобщения в безразмерных критериях характеристик обдуваемых электрических дуг. Инж.физ. журнал, 1966, т. 10, № 1, с. 26-31.

104. Коротеев А.С., Костылев A.M., Коба В.В., Ломовцев М.А., Кукцеиалов В.А., Челознев Б.В. Генераторы низкотемпературной плазмы. М.: Наука, 1969, -128 с.

105. Жуков М.Ф., Сухинин Ю.И. и др. Обобщенные характеристики электродугового нагревателя водорода постоянного тока. -Изв.СО АН СССР. Серия техн.наук, 1970, № 3, в. 1, с. 30 34.

106. Даутов Г.Ю., Жуков М.Ф. Некоторые обобщения исследований электрических дуг. Журнал пркл.мех.и техн.физ., 1965,№ 2, с. 97 - 105.

107. Даутов Г.Ю., Жуков М.Ф. Критериальное обобщение характеристик плазмотронов вихревой схемы. Журнал прикл.мех. и техн.физ., 1965, № 6, с. 111-114.

108. Жуков М.Ф., Коротеев А.С., Урюков Б.А. Прикладная динамика термической плазмы. Новосибирск: Наука, 1975. - 298 с.

109. Даутов Г.Ю. Об одном критерии подобия.электрических разрядов в газах. Журнал прикл.мех.и техн.физ., 1968, № 1, с. 137 - 139.

110. Гайсин Ф.М., Юнусов Р.Ф. Распределение потенциала и напряженности электрического поля в тлеющем разряде в потоке газов, В сб.: Низкотемпературная плазма. Казань, 1981, с. 14 - 18.

111. Деденко Л.Г., Керженцев В.В. Математическая обработка и оформление результатов эксперимента. М.: изд.МГУ, 1977. - 112 с.

112. Зайдель А.Н. Ошибки измерений физических величин. Л.: Наука, 1974. -108 с.

113. Сергеев О.В. Метрологические основы теплофизических измерений. -М.: изд-во стандартов, 1972, 156 с.

114. ГОСТ 8 001-72. Показатели точности измерений о форме представления результатов измерения. М.: ГСИ, 1972.

115. ГОСТ 8 207-76. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдения. М.: ГСИ, 1975.

116. Чан П., Телбот., Турян К. Электрические зонды в неподвижной и движущейся плазме. М.: Мир, 1978, - 204 с.

117. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. Л.: Машиностроение, 1975. - 776 с.

118. Иванов Ю.А., Лебедев Ю.А., Полак Л.С. Методы контактной диагностики в неравновесной плазмохимии. М.: Наука, 1981, -144 с.

119. Гайсин Ф.М., Камалов P.P., Мухамадияров Х.Г. Критериальное обобщение результатов экспериментальных исследований тепловых и электрических характеристик тлеющего разряда. -Инж.-физ. журнал, 1983, т. 45, в. 3, с. 432 -437.

120. I.G.Galeev, Z.Kh.Israfilov, Kh.G.Mukhamadijarov. Thermal and energetic characterisnics of longitudinal glow discharge in flow of air. IV International Conference: Plasma Phisik and Plasma Technology. Minsk, September 15 19. p. 108 — 111.

121. Бедретдинов З.М., Гайсин Ф.М., Даутов Г.Ю., Семичев А.Я., Кривоносова Е.И., Мухамадияров Х.Г. Некоторые особенности тлеющего разряда в поперечном потоке воздуха. Теплофиз.высок.температур,1978, т. 16, в. 2, с. 274-280.

122. Бедретдинов З.М., Гайсин Ф.М., Даутов Г.Ю., Мухамадияров Х.Г. Тлеющий разряд в потоке газов. Тез.докл.Ш Всесоюзн.совещания "Плазменные процессы в металлургии и технологии неорганических материалов. М., 1979, с. 44 45.

123. Даутов Г.Ю., Мухамадияров Х.Г., Сабитов Р.А. Характеристики генератора неравновесной плазмы для обработки поверхностей. Тез.докл.Ш Всесоюзн. совещания "Плазменные процессы в металлургии и технологии неорганических материалов". М., 1983, с. 71.

124. Бедретдинов З.М., Гайсин Ф.М., Даутов Г.Ю., Кривоносова Е.И., Мухамадияров Х.Г. Исследование тлеющего разряда поперечном потоке газов. Тез.докл.П Всесоюзного совещания по плазмохимической технологии и аппаратостроению. М., 1977, т. 2, с. 190 192.

125. Мухамадияров Х.Г., Сабитов Р.А. Распределение температуры и потенциала в тлеющем разряде в потоке воздуха. Казань, 1983, 12 с. - Рукопись представлена Казанским авиационным институтом. Деп. в ВИНИТИ 25.08.83, №4313-83 Деп.

126. Бедретдинов З.М., Гайсин Ф.М., Даутов Г.Ю., Никитин А.Н. Тлеющий разряд в потоке газов при высоких тамлениях. Межвузовский сборник "Низкотемпературная плазма". Казань, 1979, с. 28-32.

127. Хайруллин P.M. Теоретические и экспериментальные исследования колебательной температуры азота в быстро проточных электроразрядных камерах. Дис. .канд.техйн.наук. Казань, 1982. Для служебного пользования.

128. Блохин В.И., Мыслин В.А., Пшкин B.C. Об измерении колебательной температуры азота в быстропроточных С02-лазерах. Ж.техн.физ., 1979, т.49, в. 5, с. 970-974.

129. Elenbaas W. The high-pressure mercury vopour discharge. Amsterdam, 1951,- 173 p.

130. Бедретдинов 3.M., Киямов Х.Г. Исследование положительного столба тлеющего разряда в потоке газов. Казань, 1981 -30 с. Рукопись представлена КАИ. Деп. в ВИНИТИ 5 марта 1981г., № 1027 81 Деп.

131. Nighan W.Z. electron energy distributions arid collision rates in electrically excited N2, C02 and CO. Phys. Rev., 1970, v. A2, № 5, p. 1989 - 2000.

132. Иванов Ю.А., Полак JI.C., Соловецкий Д.И. Энергетическое распределение электронов в тлеющем разряде в молекулярных газах. Теплофиз.высок. температур, 1971, т. 9, в. 6, с. 1151 -1157.

133. Александров Н.Л., Кончаков A.M., Сон Э.В. Функция распределения электронов и кинетические коэффициенты азотной плазмы. Физика плазмы, 1978, т. 4, в. 1, с. 169-176 и в. 6, с. 1182 - 1187.

134. Александров Н.Л., Кончаков A.M., Сон Э.В. Функция распределения электронов и кинетические коэффициенты плазмы СО. Ж.техн.физ., 1979, т. 49, в. 6, с. 1194-1199 и с. 1200-1204.

135. И.Г.Галеев, З.Х.Исрафилов, Х.Г.Мухамадияров. Энергетические характеристики продольного разряда в потоке воздуха. Вестник КГТУ,Казань, 2005, №3, с.36- 39.

136. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. М.: Наука, 1967. -428.1. ТЕХНОЛОГИ ЯЛ9Р УЗЭГЕ

137. Татарстан, 420044, Казан ш., Ямашев пр., 36, а/я 22 тел.: (843) 521-49-86, 521-49-42 факс: (843) 521-37-57, 519-91-911. НУР» ЯН.А

138. ЦЕНТР НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ «НУР» Татарстан, 420044, Казань пр. Ямашева, 36, а/я 22 тел.: (843)521-49-86,521-49-42 факс: (843) 521-37-57, 519-91-91

139. Система сертификации ГОСТ Р (р(Х Сертификат соответствия Я-Э № РОСС RU.HC60.K00052