2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему
 
 Два электрода в потоке газа. Несимметричность ионизации.
Сообщение26.02.2018, 21:21 


21/01/18
3
Здравствуйте, Сенсеи!

Прошу помощи в разборе вот какого явления. Два электрода в режиме переменного тока. Дуговой промежуток находится в среде газа, который двигается с некоей скоростью от одного электрода к другому. Соответственно, в такт частоте смены полярностей, происходит поочередно эмиссия отрицательных электронов на катоде в сторону анода и ионизация с потоком положительно заряженных ионов газа во встречном направлении.

Изображение

У меня остро стоит задача разобраться в следующем:

1. Создает ли поток газа несимметричность ионизации и если да, то влияет ли такая несимметричность на интенсивность бомбардировок ионами катодов.
2. Завязаны ли эти процессы на скорость газа.
3. Как влияет частота тока на ионизацию в контексте потока газа и вне контекста (если он в покое).

Мои наблюдения

Опытным путем при стандартной сетевой частоте 50 Гц и потоке газа около 10 литров в минуту в трубке ф10 мм эпицентр ионизации визуально (некие видимые глазом завихрения воздуха похожие на встречу двух потоков воды) немного смещены в сторону электрода, принимающего на себя поток газа. Отсюда я предполагаю, что на скорость ионизации и энергообмена может вполне себе воздействовать даже такая небольшая по меркам скоростей заряженных частиц скорость газа. Также, сечение электродов, а именно большая пропускная способность электрода встречающего поток газа, не спасает от смещения эпицентра ионизации в его сторону. По частоте тока также как и с потоком газа, предполагаю, есть некий порог, до которого частота никак не влияет на систему, а после которого начинает также обрывать процесс ионизации в одном направлении, потом в другом, таким образом становясь подспорьем потоку газа.

Знатоки, очень прошу, вправьте мозг. Внесите ясность.

 Профиль  
                  
 
 Re: Два электрода в потоке газа. Несимметричность ионизации.
Сообщение27.02.2018, 13:44 
Заслуженный участник


07/07/09
5186
bala в сообщении #1294559 писал(а):
Дуговой промежуток находится в среде газа,


Дуга в воздухе имеет форму дуги потому, что раскаленный газ поднимается вверх. Это заметно, когда дуга длинная (напряжение более $220$ вольт), при сварке это незаметно.

Скорость потока газа "$10$ литров в минуту в трубке ф$10$ мм" это около двух метров в секунду.
"некие видимые глазом завихрения" видимо связаны с завихрениями в потоке газа. Попробуйте без продувки газа отыскать "эпицентр ионизации".

 Профиль  
                  
 
 Re: Два электрода в потоке газа. Несимметричность ионизации.
Сообщение27.02.2018, 20:10 
Заслуженный участник


21/09/15
791
Если исключить катодный и анодный слой, то дуга это практически термодинамически равновесная плазма.
Это, однако, не делает ее простым объектом.
Степень ионизации определяется температурой, температура определяется балансом между поступающей энергией и теплоотводом. Поступающая энергия зависит, среди прочего, от проводимости, которая зависит от температуры же.
Теплоотвод зависит от газодинамики, конвекции, которая зависит, в частности, от скорости потока газа.
Т. е. да, движение газа вносит асимметрию в тепловое распределение. Как количественно - могу предположить, что никто вам этого не скажет.
Насчет частоты. Если вы остаетесь в диапазоне десятков герц, то особой разницы в физике не будет, но нужно учесть один момент.
Когда напряжение проходит через ноль, дуга может погаснуть. Погаснет или нет - зависит от скорости удаления электронов/ионов из разрядного промежутка, которая, в частности, зависит от скорости газа. Т. е. в быстром потоке дуге легче погаснуть. И чем меньше частота, тем больше шанс, что дуга погаснет (если, конечно вы не поджигаете ее каждый полупериод).
Относительно катода. Процессы на катоде очень сложны и зависят от многих факторов. Обычно у катода плазменный столб сжимается в несколько очень тонких "трубочек" и эти трубочки беспорядочно бегают по области катодного пятна.
Размер катодного пятна будет зависеть от газодинамики, а следовательно от потока газа. Процессы в "трубочках", я думаю, практически не будут зависеть от потока газа (по крайней мере для тех потоков, о которых вы пишете)

 Профиль  
                  
 
 Re: Два электрода в потоке газа. Несимметричность ионизации.
Сообщение27.02.2018, 20:38 


21/01/18
3
Крайне признателен!

Вы именно внесли ясность и дали вектор "куда копать".

Спасибо!

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 4 ] 

Модераторы: Jnrty, whiterussian, profrotter, Парджеттер, Eule_A, Pphantom, photon, Aer, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
cron
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group