|
|
|
| Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии | |
Стартовая страница |
О системе |
Технические требования |
Синтез |
Обучающий модуль |
Справка по системе |
Контакты |
 | Электрогидравлический эффект |
 | |
Анимация
Описание
Сущность эффекта состоит в том, что вокруг зоны специально сформированного импульсного электрического разряда внутри объема жидкости, находящейся в открытом или закрытом сосуде, возникают сверхвысокие гидравлические давления, способные совершать механическую работу.
В процессе гидравлического эффекта происходит мгновенное (10-100 мкс) выделение энергии, накопленной, например, в конденсаторной батарее посредством импульсного разряда в жидкости. При разряде образуется плазменный канал с температурой 15-30 тыс. К. В канале, имеющем небольшое поперечное сечение, происходит интенсивный локальный разогрев жидкости. При этом в нем концентрируется энергия перегретого ионизированного газа и пара. Быстрое расширение канала разряда в виде парогазовой полости (пузыря) под действием внутреннего давления создает в окружающей несжимаемой среде (жидкости) волны сжатия и импульсы давления. При интенсивном выделении энергии в канале скорость его расширения может превысить скорость звука в жидкости, тогда волна сжатия превращается в ударную волну. Расширение полости продолжается до тех пор, пока давление в ней из-за инерции расходящегося потока жидкости не станет меньше давления внешней среды. С этого момента происходит обратное движение жидкости, (полость захлопывается), давление газа в ней резко возрастает и процесс повторяется в виде нескольких, постепенно затухающих пульсаций.
Высоковольтный импульсный разряд в жидкости может рассматриваться в следующей последовательности: электрический пробой и образование канала разряда, выделение энергии в канале, усиление ударных, ультразвуковых и звуковых волн, расширение полости, сопровождающееся генерированием импульса давления c образованием расходящегося потока жидкости, пульсация полости.
Амплитуда ударного давления при электрогидравлическом эффекте в цилиндрической емкости:
;
,
где Vsh - скорость распространения ударной волны;
r - плотность жидкости;
E0 - модуль объемного сжатия жидкости;
Е - модуль упругости материала;
d - внутренний диаметр рабочего объема;
d - толщина стенки рабочего объема;
V0 - скорость звука в жидкости.
Проявление физического эффекта осуществляется только в проводящей жидкости практически на всех геометрических формах, которые принимает жидкость.
Ключевые слова
Разделы наук
Электрические токи в вакууме, газах и плазме
Электрический ток в жидкостях
Фазовые переходы
Жидкости
Реальные газы
ТермодинамикаУдарные и детонационные волны
Акустика
Применение эффекта
Уникальные возможности электрогидравлического эффекта обусловили широкое применение его во многих областях народного хозяйства: в технологии машиностроения и металлообработке, в сварке и транспортных устройствах, в горном деле и промышленности строительных материалов, в химической промышленности, в электротехнике, в силовых установках, в медицине.
В частности, электрогидравлический эффект используется для дробления и размола твердых минералов и шлаков, бурения горных пород, удаления окалины с отливок; измельчения волокнистых и пластинчатых материалов, применяется также для штампования, прессования, вытягивания металлических листовых материалов; для получения коллоидных растворов, эмульсий, суспензий; для импульсной подачи жидкости под высоким давлением.
Повышение качества изделий в ряде случаев связано с обеспечением гарантированного химического состава его материала, что удается достигнуть методами порошковой металлургии при использовании порошков строго регламентированной формы и размеров. Использование механических дробилок здесь оказывается неэффективным, что связано с изнашиванием инструмента и попаданием его частиц в приготовляемый порошок. Функцию инструмента при электрогидравлическом дроблении выполняет жидкость, чаще всего вода.
Реализации эффекта
Техническая реализация эффекта
Способ и устройство возбуждения ударных гидравлических волн высоковольтным импульсным разрядом между пластинчатыми, неподвижно установленными, электродами (рис. 1).
Возбуждение звуковых волн искровым разрядом в жидкости
Рис. 1
Импульсное напряжение подается на погруженные в жидкость электроды. Между электродами возникает разряд, порождающий ударную акустическую волну в жидкости.
Литература
1. Физика. Большой энциклопедический словарь.- М.: Большая Российская энциклопедия, 1999.- С.90, 460.
2. Новый политехнический словарь.- М.: Большая Российская энциклопедия, 2000.- С.20, 231, 460.
| Стартовая страница О системе Технические требования Синтез Обучающий модуль Справка по системе Контакты | |
 |
|
| Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина | |