Способ и

 

А. НИКОЛЬСКОГО ГЕНЕРИРОВАНИЯ ПЛАЗМЫ. Использование: в плазменной технике, в устройствах, использующих плазму в качестве рабочего тела. Сущность: повышение энергоемкости плазмы обеспечивается за счет того, что импульсный высоковольтный электрический разряд производят в объеме жидкости в момент приложения к ней сжимающих сил, обеспечивающих всестороннее сжатие канала разряда.

Изобретение относится к источникам генерирования ионов и может быть реализовано при создании устройств, использующих в рабочих циклах энергию плазмы.

Известны способы генерирования плазмы с помощью импульсных высоковольтных электрических разрядов в объеме жидкости, согласно которым одновременно с разрядом производят всестороннее сжатие объема жидкости с каналом разряда.

Недостатком известных способов генерирования плазмы является запаздывание импульсного высоковольтного электрического разряда, сопровождающееся полным или частичным выделением его энергии в расширяющийся канал разряда, что ограничивает возможность получения высокотемпературной плазмы.

Цель изобретения повышение энергоемкости плазмы.

Поставленная цель достигается тем, что импульсный высоковольтный электрический разряд производят в объеме жидкости в момент приложения к ней сжимающих сил. Известно, что увеличение плотности энергии, давления и температуры плазмы при осуществлении в жидкости импульсных разрядов обусловлено тормозящим действием инерционных сил, возникающих при быстром расширении канала разряда. Приложение к объему жидкости сжимающих сил будет препятствовать расширению канала разряда в момент выделения энергии в нем, что приведет к принципиальному изменению характера процессов, происходящих при пробое жидкости. Если при пробое свободной жидкости в канале разряда реализуется в основном изотермический процесс, когда вся подводимая к плазме энергия расходуется на совершение работы расширения, то при ограничении его расширения он переходит в разряд изохорических или близких к нему, при котором вся подводимая энергия идет уже на увеличение внутренней энергии, т.е. температуры плазмы. При постоянстве объема плазмы в канале разряда температура ее в соответствии с уравнением состояния возрастает во столько раз, во сколько раз увеличится давление плазмы в канале разряда.

Использование принципов гидро-термодинамического удержания плазмы позволяет обеспечить выполнение с запасом практически всех условий по критерию Лоусона, т.е. как в части получения требуемых значений концентрации и температуры плазмы, так и времени ее удержания.

Минимальные значения параметров плазмы, достигнутые на практике при пробое свободной жидкости, составляют: температура плазмы, сохраняющаяся в течение всего времени выделения энергии в канале разряда 104 К; концентрация плазмы 1026 ион м-3; среднее давление в канале разряда 108Па; время разряда 10-6 с.

При осуществлении импульсного разряда в жидкости, находящейся под давлением, в частности 108 Па, компенсирующим давление в канале разряда, температура плазмы в соответствии с уравнением состояния теоретически может достигнуть значений T 3,61013, (1) где Т температура плазмы в канале разряда, К; Р давление плазмы в канале разряда, Па; n концентрация плазмы, ион м-3; К 1,38 10-23 Дж град-1 постоянная Больцмана.

Значение критерия Лоусона без учета роста концентрации плазмы обусловленного поджатием канала разряда, равно n 1026 10-6 1020 с м-3, (2) где время удержания плазмы.

Плазма со значениями параметров, вычисляемых по формулам (1), (2), переходит в разряд высокотемпературной.

Способ может быть реализован в гидравлических машинах, обеспечивающих возможность получения давления до 108 Па (на практике оно будет меньше) в стационарном силовом поле (ротативные двигатели) или циклически (поршневые машины), а также импульсно с помощью создания разряда в центре схлопывающегося парогазового пузыря, предварительно образованного в жидкости другим электрическим разрядом (гидравлические машины, работающие при давлениях, меньших 108 Па), или предварительного взрыва заряда взрывчатого вещества (системы энергетического воздействия на преграду).

Реализация предлагаемого способа генерирования плазмы позволит обеспечить по сравнению с существующими способами следующие преимущества: возможность получения высокотемпературной плазмы техническими путями, допускающими ее использование в известных технических решениях и устройствах как разового, так и длительного действия; резкое снижение затрат, материалов и сокращение сроков создания устройств, использующих в рабочих циклах энергию высокотемпературной плазмы.

Формула изобретения

Способ генерирования плазмы с помощью импульсного высоковольтного электрического разряда в объеме жидкости, согласно которому одновременно с разрядом производят всестороннее сжатие объема жидкости с каналом разряда, отличающийся тем, что, с целью повышения энергоемкости плазмы, всестороннее сжатие осуществляют путем стационарного приложения к жидкости сжимающих сил или импульсного приложения к жидкости сжимающих сил с помощью предварительного взрыва заряда взрывчатого вещества или с помощью создания разряда в центре схлапывающегося парогазового пузыря, предварительно образованного в жидкости другим электрическим разрядом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике, а именно к коммутирующим устройствам для выключения и переключения импульсных токов и может быть использовано в народном хозяйстве в качестве аварийных выключателей в энергетических установках и в экспериментальной технике для получения больших мощностей

Изобретение относится к устройствам для создания никзотемпературной плазмы, а именно к плазмотронам, и может быть использовано в машиностроительной, металлообрабатывающей и других отраслях промышленности

Изобретение относится к устройствам для создания никзотемпературной плазмы, а именно к плазмотронам, и может быть использовано в машиностроительной, металлообрабатывающей и других отраслях промышленности

Изобретение относится к плазменной технике и может быть использовано для получения газоpазрядной плазмы при высоком и низком давлении

Изобретение относится к плазменной технике и может быть использовано для генерации ионов, для введения их в газовые пространства, например в МГД-генераторах, в плазмохимических установках, а также для преобразования спектральных характеристик излучения и охлаждения газовой смеси

Изобретение относится к физическим приборам, обеспечивающим создание низкотемпературной плазмы, и может быть также применено в качестве источника света (в том числе источника сложной конфигурации для рекламных целей) и в плазмохимических реакторах, предназначенных для создания ионизованного газа в больших (400 л и более) объемах и т.д

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано в системах подачи рабочего тела (РТ) плазменных ускорителей, а более конкретно для регулирования и распределения газообразного РТ стационарных плазменных двигателей (СПД) космических аппаратов; в наземных условиях - для обеспечения работы технологических источников плазмы

Изобретение относится к плазменной технике и может быть использовано при термической и плазмохимической обработке поверхностей изделий

Изобретение относится к области плазменной технологии, а именно к способу управления плазменным потоком и плазменному устройству для его реализации

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике

Изобретение относится к области электротехники (техники - электрического разряда) и может быть использовано в некоторых электрических приборах, например в приборах для зажигания смесей воздуха с горючими газами и парами

Способ и

Наверх