Исследование электрогидродинамических и электрофизических свойств диэлектрических жидкостей

1.

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ
И ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ

2. Теоретические и экспериментальные исследования ЭГД-насосов

Направления исследований
1
2
Теоретические и
экспериментальные
исследования
ЭГД-насосов
Теоретические и
экспериментальные
исследования
ЭГД-теплообмена
3
Исследование
элекрофизических и
электрохимических
свойств жидких
диэлектриков

3. 1. ЭГД-насосы

2
1
3
РИС. 1 Цилиндрический ЭГД-насос: 1 пьезометры; 2 сеточные электроды; 3 другие типы электродов.

4.

350
200
300
4
150
250
D P, Па
100
Р, Па
200
2
50
150
1
2
1
0
100
50
-50
3
0
0
0
20
40
60
80
100
120
140
Е, кВ/см
Рис. 1.1 Зависимость давления, развиваемого
сеточным насосом, от напряжённости между
сетками (графики 1, 2 для последовательных
измерений, 3 тоже масло через сутки, 4
теоретический график) = 1,7 10 10 См м 1 .
50
100
150
E, кВ/см
Рис. 1.2 Зависимость давления, развиваемого
сеточным насосом на трансформаторном
масле (графики 1 для трансформаторного
масла, долго находившегося на воздухе, 2
тоже масло с добавлением йода до
проводимости 6,13 10 9 См м 1).

5. 2. ЭГД-теплообмен

L1
1
2
2
U=
Т0
1
Тw
E 158,9 UI 1 4
,
y1
H
L2
T0
x1
Г (x)
y
x
Tw
Рис. 2.1 Схема течения вблизи теплоотдающей
поверхности и от острийкового электрода.

6. Ролик 1

7.

Ролик 2

8.

2
1
3
Рис. 2.2 Электроконвективный теплообменник: 1 система электродов
лезвия плоскость; 2 патрубки для входа охлаждённой жидкости; 3
проводники питания нагревательного элемента.

9. 3. Электрофизические и электрохимические свойства диэлектрических жидкостей

m
J 2 me J 2
(m = 1, 2)
Катод: 2 H 2O 2e H 2 2OH
Анод: 2 H 2O 4e 4 H O2

10. Проблемы:

1. Объёмные процессы
2. Контролируемый уровень инжекции
3. Разрядка на электродах
4. Электрохимическое загрязнение

11.

Кадры течения жидкости, взятые через 0,08 с.

12.

14
vy , мм/с
12
10
8
6
4
2
(H y)/H
0
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
Рис. 4.
Зависимость вертикальной составляющей скорости
течения жидкости vy на оси струи от относительного расстояния
между кромкой лезвия и плоским электродом (H y)/H.
.

13.

Рис. 5.1. Два последовательных кадра: U = 10 кВ; H
= 10 мм.
Рис. 5.2. Два непоследовательных кадра: U = 15
кВ; H = 10 мм.
Рис. 5.3. Два непоследовательных кадра: U = 15
кВ; H = 3 мм.

14.

v, мм/с
40
35
5 кВ:
v = 18,9H-1,2
10 кВ:
v = 9,7H -1,5
15 кВ:
v = 4,9H-2,1
30
25
20
15
10
15 кВ
10 кВ
5
5 кВ
0
0
1
2
3
H, см
Рис. 6. Зависимость скорости течения трансформаторного масла в
центре струи от расстояния H при постоянном U.

15.

~ 220В
3
ИВН
6
V
V
4
1
У5 11
7
~ 220В
5
2
Электрическая схема установки по измерению электрофизических
свойств диэлектрических жидкостей: 1 измерительная ячейка; 2
электрометрический усилитель постоянного тока; 3 источник
высокого напряжения; 4 регистрирующий цифровой вольтметр; 5
гасящее сопротивление; 6 киловольтметр; 7 искровой разрядник.

16.

1200
Ряд1
Ряд2
Ряд3
Ряд4
Ряд5
Ряд6
Ряд7
Ряд8
Ряд9
Ряд10
1000
мкА/м2
800
600
400
200
0
0
5
10
15
кВ/см
20
25
30
1 ВАХ для сушенного 2 суток ТМ (Обр. № 1, Выб. № 4) (Ряды 1 8)
(Измерения проводились друг за другом. На снятие одной ВАХ
затрачивалось около 15 мин.);
2 ВАХ для этого же масла + 20 капель раствора йода в ТМ на ячейку
(Ряды 9, 10) (Концентрация J2 4.966 1016 см 3).

17.

мкА/м2
70
60
50
40
30
20
10
0
0,0
0,5
Ряд1
Ряд2
Ряд3
Ряд4
Ряд5
Ряд6
Ряд7
Ряд8
Ряд9
Ряд10
1,0
кВ/см
1,5
y = 4,036x R2 = 0,992
y = 9,946x R2 = 0,999
y = 13,313x R2 = 0,997
y = 16,266x R2 = 0,995
y = 19,403x R2 = 0,998
y = 21,913x
y = 26,258x
y = 29,105x
y = 35,639x
R2 = 0,997
R2 = 0,997
R2 = 0,994
R2 = 0,993
y = 37,016x R2 = 0,997
y = 40,918x R2 = 0,997
Ряд11
Начальные участки ВАХ ТМ + J2 (до 140 капель раствора J2 в
ТМ). (Обр. 1, Выб. 6, ТМ, сушенное вместе с раствором J2 6
суток). Для экспериментальных точек построены линейные
аппроксимации. R2 – достоверность.

18.

/с, 10 27
см3/(Ом м)
4
3
/с = 1,84 с 0,42
2
1
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
с, 1017
см 3
Зависимость эквивалентной проводимости /с раствора йода в
трансформаторном масле от концентрации йода с .
9

19.

Т, %
ТМ
90
ТМ+J2
(n=1,33·1017см-3)
80
70
ТМ+J2
(n=2,66·1017см-3)
60
ТМ+J2
(n=3,99·1017см-3)
50
40
ТМ+J2
(n=7,18·1017см-3)
30
ТМ+J2
(n=1,20·1018см-3)
20
10
ТМ+ан.
слой
0
400
500
600
700
800
900
Рис. 1
1000
1100
, нм

20.

Т0 Т, %
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
400
500
600
700
800
Рис. 2
900
1000
, нм

21.

90
Т0 Т, %
80
450 нм
500 нм
70
530 нм
550 нм
570 нм
600 нм
650 нм
60
50
40
700 нм
800 нм
900 нм
1000 нм
1100 нм
30
20
10
0
0
1
2
3
4
5
6
7
Рис. 3
8
9
10
11
17
3
12 n13 10 см

22.

J 2 М me J 2 М
m