Електрогідравлічний ефект

Електрогідравлічний ефект (ефект Л. О. Юткіна) — високовольтний електричний розряд у рідкому середовищі.

Історія

Відкритий Л. О. Юткіним. Названий автором електро-гідравлічним ефектом (ЕГЕ), викладені в його книзі.

Загальний опис

Електрогідравлічний ефект являє собою високовольтний електричний розряд у рідкому середовищі. При формуванні електричного розряду в рідині виділення енергії відбувається в плині досить короткого проміжку часу. Потужний високовольтний електричний імпульс з крутим переднім фронтом викликає різні фізичні явища. Зокрема — появу надвисоких імпульсних гідравлічних тисків, електромагнітне випромінювання в широкому спектрі частот — інколи до рентгенівського, кавітаційні явища.

Електрогідравлічний розряд виникає при прикладені до рідини імпульсної напруги, достатньої амплітуди і тривалості в результаті чого розвивається електричний пробій. Тривалість переднього фронту імпульсу струму розряду, який є неодмінною умовою ефекту Юткіна, — від часток мікросекунди, до декількох мікросекунд.

Для формування імпульсу з коротким переднім фронтом напруги, Юткін використовував газовий розрядник, а для формування певної енергії імпульсу — накопичувальний електричний конденсатор.

Робота електрогідроімпульсної установки припускає відносно повільний заряд накопичувального конденсатора від джерела живлення високої напруги, потім, при досягненні напруги пробою розрядника, відбувається швидкий розряд конденсатора на розрядний проміжок в рідині.

При електричному розряді в рідині виділяють три стадії: стримерну, яскравого спалаху і дугового розряду.

• Стримерна стадія триває від моменту подачі напруги на електроди і до завершення пробою проміжку. На цій стадії має місце ріст декількох стримерів на шляху найменшого опору між електродами. Закінчується ця стадія коли один з стримерів досягне протилежного електрода або зустрічного стримера. Тривалість стримерної стадії складає декілька мікросекунд.
• Стадія яскравого спалаху. Із закінченням стримерної стадії опір робочого проміжку різко падає і відбувається виділення більшої частини енергії, накопиченої в конденсаторі. Щільність струму в каналі розряду на 3 — 4 порядки вище, ніж у період стримерної стадії, і досягає сотень кілоампер. Канал розряду сильно світиться і тому ця стадія отримала назву яскравого спалаху. Збільшення каналу розряду приводить до зниження щільності струму в ньому.
• Стадія дугового розряду. При значних потужностях джерела енергії розряд з стадії яскравого спалаху переходить у дуговий, при якому струм підтримується за рахунок термоемісії катоду. Значна енергія, яка виділяються в каналі розряду приводить до нагріву речовини до десятків тисяч градусів, її випаровування та йонізації.

Зі зменшенням струму в розрядному контурі плазма в каналі охолоне і дейонізується, що при попередньому розширенні зони каналу приводить до створення порожнини зниженого тиску і до декількох циклів поширення-стиску, тобто до кавітаційних явищ.

Режимні параметри

Пробивна напруга на зазорі в рідині залежить від форми електродів, властивостей рідини і полярності напруги на електроді з більш високою напруженістю. Для технічної води при використанні гострого електрода негативної полярності середня пробивна напруженість може становити 1 кВ/см. У той же час, при позитивній полярності ця напруга зростає більш, ніж у 10 разів. Така різниця в пробивний напруженості пов'язана з різними механізмами розвитку високовольтного пробою в міжелектродному проміжку.

Для заряджання накопичувального конденсатора, залежно необхідних умов обробки, використовується напруга до 100 кВ.

Застосування електрогідравлічного ефекту

Електрогідравлічний ефект використовують для очищення поверхонь, зняття внутрішніх напружень, штампування, зварювання, і вібратори, , дроблення і подрібнення корисних копалин, емульгування та , знезараження, у медицині — для дроблення каменів у нирках.

Див. також

• Спеціальні методи дроблення

Джерела

Примітки

1. Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1986. — 253 с, ил.