Прикладные исследования. 

 

 

 

 

 


Технологиии XXI - века будут широко использовать ЭГД- эффекты. Вклад Российских ученых должен быть весомым!

Насосы.

 

Сепараторы.

 

Распылители

 

 

ЭГД-ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ( насосы)

 

Наиболее распространенной конструкцией ЭГД-насоса является система типа игла—кольцо, оказавшаяся, как будет показано далее, довольно не­удачной. В ее основе лежит механизм объемной диссоциации: у острия игольчатого электрода возникает область повышенной проводимости, вызывающая направленное движение жидкости. Такая система должна работать в любой слабопроводящей жидкости, откуда и название ЭГД-насос (иногда с дополнением для перекачки слабопроводящих сред). Конструктивные особенности различных ЭГД-насосов обычно связаны с изменением формы и размещения электродов. Как показано в цикле исследований лаборатории, интенсивность зарядообразования, а, следовательно, и скорость ЭГД-течепия определяются в первую очередь свойствами границы электрод — жидкость. Было показано, что изменением состава и концентрации примесей, а также материала и покрытия электродов можно эффективно управлять не только скоростью, но и направлением ЭГД-течений, а также их структурой. Одной из основных проблем при разработке ЭГД-преобразователей является выведение течения жидкости за пределы межэлектродного промежутка (МЭП) во внешний канал, где его можно использовать в технических целях. Протяженность внешнего канала и его гидравлическое 'сопротивление могут во много раз превышать протяженность МЭП. Как показали наблюдения, в известных конструкциях ЭГД-преобразователей большая часть энергии затрачивается на внутренние вихри, т. е. вихри, замкнутые внутри МЭП. Одной из основных причин образования внутренних вихрей является расфокусирующее действие электрического поля внутри МЭП. Системы электродов проволочка—два стержня обладает расфокусирующим действием, способствующим образованию внутренних вихрей. Расфокусирующее действие системы игла — кольцо выражено еще сильнее.

 

Более удачной является система типа проволочка—проволочка.

 

 

 В этом случае силовые линии электрического поля и линии тока жидкости не ортогональны и электрическое поле обладает фокусирующим эффектом, т. е. концентрирует   течение в направлении движения, а следова­тельно, препятствует образованию внутренних вихрей.

Как показали исследования, для повышения эффективности направленного движения жидкости необходимо рационально подбирать свойства системы электрод— жидкость, а не только форму и расположение электродов. Такой подход ставит под сомнение само название ЭГД-насос, так как под ним подразумевается универсальная конструкция электродов для перекачивания любых слабопроводящих сред. Изменяя электрохимические свойства жидкости и материал электродов, можно управлять как интенсивностью, так и направлением возникающих течений. Поэтому, на наш взгляд, под ЭГД-преобразователем (но не насосом) следует понимать устройство для эффективного преобразования энергии движения ионов в энергию однонаправленного движения среды за пределами МЭП. При конструировании такого рода устройств основным конструктивным признаком является рациональный выбор свойств системы электроды — жидкость.

В качестве опорной простейшей конструкции подобного типа, названной «электрогидродинамический преобразователь   электрохимического типа», предложено устройство, эмиттерные и коллекторные электроды которого выполнены в виде одинаковых, параллельно установленных проводов, размещенных попарно в щелевых каналах из изолирующего материала, причем диаметр электродов меньше ширины канала, а в диэлектрическую жидкость введены полярные примеси (например, бутилового спирта).

 

Электрогидродинамические сепараторы (фильтры).

 


Частицы загрязнений размером  1-100 мкм, присутствующие в жидком топливе приводят к уменьшению ресурса и надежности  топливной аппаратуры.

Для решения проблеммы глубокой очистки жидкого топлива от твердых частиц предлагается новый метод, основанный на зональной структуре электрогидродинамических течений в слабопроводящих жидкостях.

Суть этого метода состоит в следующем. Жидкие углеводородные топлива относятся к классу жидких диэлектриков. Жидкие диэлектрики при воздействии электрических полей высокой напряженности приходят в интенсивное движение, называемое электрогидродинамическим течением. Электрогидродинамические течения имеет зонную структуру. Зона (а) неподвижной жидкости, в пределах которой происходит интенсивная инжекция электрического заряда в жидкость, зона (b)-ускорения жидкости электрическим полем, зона (c)-центральная струя, в пределах которой жидкость движется без ускорения, зона (d), в пределах которой жидкость замедляется ,меняет направление движения и отдает электрический заряд противоэлектроду

В предложенном способе  для осуществления выведения твердых включений из объема жидкости предлагается использовать особенности зональной структуры электрогидродинамических течений. Для этого необходимо в  неотфильтрованной жидкости создать электрогидродинамическое течение при помощи подачи на электроды высокого напряжения 10-20кВ. Твердые включения, имеющиеся в объеме жидкости, придут в движение вместе с жидкостью. Концентрация частиц твердой фазы в различных зонах  ЭГД-течения будет различной.  В неподвижной зоне, у поверхности инжектирующего электрода концентрация частиц твердой фазы окажется значительно меньше, чем в объеме жидкости. Причиной этого является наличие повышенной конценетрации объемного заряда в этой зоне. Частицы, случайно попавшие в приэлектродную зону,  получают заряд от электрода или от окружающей электрод жидкости и под действием электрического поля выводятся из зоны. Новые частицы из объема не проникают  в приэлектродную зону, т.к. она заряжена и частицы получают заряд, одноименный с электродом  не подходя к его поверхности. Процесс разделения (фильтрации) можно организовать, извлекая жидкость из приэлектродной зоны, например, при помощи трубки одетой на электрод.

Следует отметить, что размер выводимых частиц в описываемой системе может повлиять лишь на скорость их выведения из приэлектродной зоны. Поэтому данный способ позволяет выводить из жидкости частицы субмикронных размеров.

 

Электрогидродинамический распылитель

В  лаборатории разработана  оригинальная  модель  ЭГД-распылителя.  Получено  устойчиво  работающее  устройство, обеспечивающие  высокую  плотность  объемного  заряда  в  диспергируемой  струе.

       Установка позволяет  получить  распыление  слабопроводящей  жидкости  и  зарегистрировать  его  для  последующей  обработки.  В  качестве  насосного  элемента  используется  ЭГД-насос  Он  имеет  малый  размер, что  позволяет  установить  его  в  любой  сосуд , а  также  даёт  возможность  простым  изменением  напряжения  на  источниках  питания  регулировать  расход  жидкости  и  степень  её  распыления.

Установка  состоит  из  следующих  элементов:

1- Колба  с  изооктаном, 2- ЭГД-насос, 3- Заземленные  пластины, 4- Источники  питания, 5- Видеокамера  ( ВК ) 6- Видеомагнитофон  ( ВМ ), 7- Монитор  ( М ), 8- Измеритель  ( И ), 9- Осветительный  фонарь, 10- Щель, 11- Колба, 12- Зарядное  устройство , 13- Капилляр  распылителя. Процесс  диспергирования  жидкости  существенно  зависит  от  плотности  объемного  заряда  в  струе  и  носит  случайный  характер.