UA126133C2 - Спосіб електровибухової обробки матеріалів - Google Patents
Спосіб електровибухової обробки матеріалів Download PDFInfo
- Publication number
- UA126133C2 UA126133C2 UAA202003779A UAA202003779A UA126133C2 UA 126133 C2 UA126133 C2 UA 126133C2 UA A202003779 A UAA202003779 A UA A202003779A UA A202003779 A UAA202003779 A UA A202003779A UA 126133 C2 UA126133 C2 UA 126133C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- voltage
- energy
- pulse
- determined
- exothermic
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 46
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 238000004880 explosion Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000002360 explosive Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 23
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 15
- 238000000844 transformation Methods 0.000 claims description 14
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 6
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 19
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- KINMYBBFQRSVLL-UHFFFAOYSA-N 4-(4-phenoxybutoxy)furo[3,2-g]chromen-7-one Chemical compound C1=2C=COC=2C=C2OC(=O)C=CC2=C1OCCCCOC1=CC=CC=C1 KINMYBBFQRSVLL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 101001104199 Homo sapiens Retinitis pigmentosa 9 protein Proteins 0.000 description 2
- 101001104198 Mus musculus Retinitis pigmentosa 9 protein homolog Proteins 0.000 description 2
- 102100040073 Retinitis pigmentosa 9 protein Human genes 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Hydraulic Clutches, Magnetic Clutches, Fluid Clutches, And Fluid Joints (AREA)
- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
Abstract
Винахід належить до розрядно-імпульсних технологій, що використовують високовольтний електрохімічний вибух (ВЕХВ). В способі електровибухової обробки матеріалів задають повну енергію високовольтного електрохімічного вибуху та визначають масу екзотермічної суміші, що містить 40 % алюмінієвого порошку у водному розчині окислювача, розміщують її між двома протилежними електродами, на які подають послідовно два високовольтні імпульси струму від двоконтурного генератора імпульсних струмів. При цьому заявлений спосіб передбачає визначення оптимальної енергії першого імпульсу, що достатня для згоряння дрібнодисперсних частинок алюмінієвої пудри, яка є в складі екзотермічної суміші, оптимальної енергії другого імпульсу та необхідного проміжку часу між імпульсами. Технічний результат: забезпечення найбільш тривалого часу підтримки в каналі ВЕХВ високого надлишкового тиску вище за мінімальний рівень, необхідний для протікання самопідтримної екзотермічної реакції.
Description
Винахід належить до розрядно-імпульсних технологій, що використовують високовольтний електрохімічний вибух (ВЕХВ), зокрема для обробки матеріалів імпульсним тиском, наприклад, руйнування та диспергування неметалевих матеріалів, деформування металів у твердому стані та ін.
Відомо "Спосіб електровибухової обробки матеріалів" |(Патент України Мо 117051, МПК (2006.01) Е21С 37/18, 420 33/04, опубл.11.06.2018, Бюл. Мо 11), при якому попередньо визначають необхідну повну енергію високовольтного хімічного вибуху, масу екзотермічної суміші (ЕС), що містить 60 95 порошку алюмінію, та розміри діелектричної капсули, заповнюють екзотермічною сумішшю капсулу, в яку з протилежних боків установлюють електроди та підпалюють екзотермічну суміш струмом, що протікає через неї, при подачі на електроди імпульсів високої напруги від генератора імпульсних струмів.
Ознаками, що збігаються з ознаками способу, що заявляється, є такі: попередньо визначають необхідну повну енергію високовольтного електрохімічного вибуху, масу екзотермічної суміші (порошок алюмінію у водному розчині окиснювача), що розміщується у міжелектродному проміжку і яку підпалюють при подачі на електроди імпульсів високої напруги від генератора імпульсних струмів.
До причин, які перешкоджають одержанню очікуваного технічного результату, слід віднести те, що спосіб не забезпечує достатньої повноти екзотермічних хімічних перетворень в каналі
ВЕХВ тому, що реакція окислення гетерогенних ЕС, тобто конденсованих систем, складених більш ніж з однієї фази (наприклад, алюміній у вигляді дрібнодисперсного порошку - тверда фаза, а водний розчин речовин, здатних виділяти кисень, - рідка фаза і т. ін.) протікає, в першу чергу, по поверхні розділу двох фаз і, відповідно, швидкість реакції лімітується величиною цієї поверхні. Саме в цьому вузькому каналі, утвореному в результаті високовольтного пробою, розрядний струм, який протікає через екзотермічну суміш, розігріває її та ініціює екзотермічні хімічні перетворення, що супроводжуються виділенням додаткової енергії. Інша частина екзотермічної суміші поза зоною каналу внаслідок короткочасності розряду не встигає розігрітися та вступити в хімічну реакцію. Викликано це тим, що необхідні термодинамічні умови горіння (в першу чергу, тиск) внаслідок нестаціонарності процесу (розширення каналу ВЕХВ) в міцній діелектричній капсулі обмеженого обсягу існує дуже короткий час (порядку 20-40 мкс),
Зо після чого величина тиску в каналі розряду різко падає нижче мінімального рівня тиску (23
МЛА), необхідного для самопідтримної екзотермічної реакції, в результаті чого екзотермічні реакції затухають.
Найбільш близьким за сукупністю ознак до способу, що заявляється є "Спосіб здійснення високовольтних електрохімічних вибухів у рідкому середовищі" (Патент України Мо 120558, МПК (2006.01) В210 26/08, В210 26/12, Е21С 37/18), опубл. 26.12.2019, Бюл. Мо 24), за яким визначають масу екзотермічної суміші, що містить як пальне принаймні 40 95 алюмінієвого порошку у водному розчині окиснювача, яку розміщують між двома протилежними електродами, на які подають ініціюючий імпульс високої напруги від генератора імпульсних струмів як два послідовні високовольтні імпульси електричного струму з визначеними енергіями та напругами першого та другого імпульсів і проміжком часу між імпульсами. Спосіб передбачає визначення електричної та хімічної енергії, які складають повну енергію високовольтного електрохімічного вибуху.
Ознаками, що збігаються з ознаками способу, що заявляється, є такі: задають повну енергію високовольтного електрохімічного вибуху та визначають масу екзотермічної суміші, що містить 4095 алюмінієвого порошку у водному розчині окислювача, розміщують її між двома протилежними електродами, на які подають послідовно два високовольтні імпульси струму від двоконтурного генератора імпульсних струмів з визначеними величинами енергій першого та другого високовольтних імпульсів струму, напругою першого імпульсу та проміжком часу між імпульсами.
До причин, що перешкоджають одержанню очікуваного технічного результату, слід віднести те, що спосіб не передбачає визначення оптимальної енергії першого імпульсу, що достатня для згоряння дрібнодисперсних частинок алюмінієвої пудри, яка є в складі екзотермічної суміші, оптимальної енергії другого імпульсу та необхідного проміжку часу між імпульсами, немає балансу електричної та хімічної енергії що унеможливлює керованість процесом електровибухової обробки матеріалів.
В основу винаходу поставлено задачу удосконалити спосіб електровибухової обробки матеріалів шляхом введення нових дій та визначення оптимальних енергій першого і другого високовольтних імпульсів струму та проміжку часу між імпульсами, що дозволить забезпечити найбільш тривалий час підтримки в каналі ВЕХВ високого надлишкового тиску вище за бо мінімальний рівень, необхідний для протікання самопідтримної екзотермічної реакції, що збільшить повноту екзотермічних перетворень в каналі ВЕХВ і відповідно збільшить виділення хімічної енергії, і за рахунок цього дозволить знизити витрати електричної енергії на здійснення способу. Це, в свою чергу, дозволить поліпшити масогабаритні показники комбінованих джерел енергії за рахунок зменшення ємнісного накопичувача без зниження їх питомих енергетичних характеристик. Крім того, змінюючи склад та масу екзотермічної суміші, що вводиться у розрядний проміжок, можна мобільно управляти енергоємністю комбінованого джерела енергії, виходячи з вимог конкретного технологічного процесу.
Суть винаходу, що заявляється, полягає в тому, що у способі електровибухової обробки матеріалів, за яким задають повну енергію високовольтного електрохімічного вибуху та визначають масу екзотермічної суміші, що містить 4095 алюмінієвого порошку різної дисперсності у водному розчині окислювача, розміщують її між двома протилежними електродами, на які подають послідовно два високовольтні імпульси струму від двоконтурного генератора імпульсних струмів з визначеними величинами енергій першого та другого високовольтних імпульсів струму, напругою першого імпульсу та проміжком часу між імпульсами, згідно з винаходом, попередньо одержують для даної екзотермічної суміші емпіричну залежність и) при зміні величини сумарної енергії першого та другого високовольтних імпульсів струму і маси екзотермічної суміші, де М И/но . відносна питома енергоефективність екзотермічних перетворень;
К - питома енергоефективність екзотермічних перетворень у розрядному каналі при подачі на електроди послідовно двох високовольтних імпульсів струму, Дж/кг;
КО - питома енергоефективність екзотермічних перетворень у розрядному каналі при подачі на електроди одного високовольтного імпульсу струму, Дж/кг; тв. відносна величина проміжку часу між першим і другим високовольтними імпульсами струму; з - проміжок часу між першим і другим імпульсами струму, с, н. визначений характерний час першого імпульсу струму, с, при подачі на електроди високовольтних імпульсів с перший імпульс по ть З о М б уран дод М «ОО й од енергією ; що вибирають із співвідношення ; другий - з енергією ; ЩО визначають із залежності: 2 7 Мо - УА ,
Зо де Мо. визначена сумарна енергія першого та другого високовольтних імпульсів струму,
ДЖ уз М Мо - МУ ВАМ що ; Дж; де 2» - задана повна енергія високовольтного електрохімічного вибуху, Дж;
Ам МО. визначена величина хімічної енергії яка виділяється в каналі високовольтного електрохімічного вибуху при згорянні екзотермічної суміші, при подачі на електроди послідовно двох високовольтних імпульсів струму, Дж;
М - визначена маса екзотермічної суміші, кг, з напругою, що дорівнює напрузі першого високовольтного імпульсу, а проміжок часу з між першим та другим високовольтними імпульсами струму визначають із залежності їз ЯН ща при цьому "7 вибирають із попередньо одержаної емпіричної залежності для визначеної маси екзотермічної суміші за умови н-тах,
Розкриваючи причинно-наслідковий зв'язок між ознаками способу, що заявляється, і технічним результатом, який досягається, необхідно відзначити таке. - узнаки "попередньо одержують для даної екзотермічної суміші емпіричну залежність н- Кк при зміні величини сумарної енергії першого та другого високовольтних імпульсів струму і маси екзотермічної суміші" дозволяють оперативно встановлювати з урахуванням визначеної маси ЕС відносні показники Кі т, які використовують для подальшого визначення хімічної енергії, яка виділяється в каналі ВЕХВ внаслідок збільшення повноти екзотермічних хімічних перетворень при подачі на електроди послідовно двох високовольтних імпульсів струму, і необхідного проміжку часу між першім та другим високовольтними імпульсами.
Ознака ри подачі на електроди високовольтних |Мпудесів СІРУМУ перший імпульс подають
Й 1 - 2. х М «0, п - з енергією ; що вибирають із співвідношення , визначає енергію, яка є близькою до необхідної енергії для згоряння дрібнодисперсних частинок пудри алюмінію в об'ємі початкового радіусу Канаду дозряду для різних мас екзотермічної суміші. Зменшення енергії першого імпульсу 15 Ж призводить до значної нестабільності від розряду до розряду, а збільшення УМ » 005УМо приводить до зменшення додатково виділеної енергії, що недоцільно. му
Ознака "другий імпульс подають з енергією 2, що визначають із залежності:
УМ - Мо - УК "дозволяє визначити енергію для подачі другого високовольтного імпульсу.
Ознака «з напругою, що дорівнює напрузі першого високовольтного імпульсу» дозволяє збільшити час виділення електричної енергії, що збільшить повноту екзотермічних перетворень в каналі ВЕХВ і відповідно збільшить виділення хімічної енергії.
Ознаки "проміжок часу З між першим та другим високовольтними імпульсами струму визначають із залежності Із - т, при цьому " вибирають із попередньо одержаної графічної залежності для визначеної маси екзотермічної суміші за умови н- тах» дозволяють визначити час, необхідний для введення енергії другого імпульсу в канал ВЕХВ.
Визначення оптимальних енергій першого та другого високовольтних імпульсів струму та проміжку часу між імпульсами дозволить забезпечити найбільш тривалий час підтримки в каналі
ВЕХВ високого надлишкового тиску вище за мінімальний рівень, необхідний для протікання самопідтримної екзотермічної реакції, що збільшить кількість окисленого алюмінію і забезпечить максимальне виділення хімічної енергії, і за рахунок цього знизяться витрати електричної енергії на здійснення способу.
Спосіб пояснюється графічним зображенням, де наведено емпіричні залежності відносної питомої енергоефективності екзотермічних перетворень К від відносної величини проміжку часу 7 між першім і другим високовольтними імпульсами струму при зміні величини сумарної енергії першого та другого високовольтних імпульсів струму в дослідженому діапазоні (400- 1200) Дж для екзотермічної суміші, маса якої варіюється в інтервалі (0,1-0,4)-103 кг.
Спосіб здійснюють таким чином:
Для здійснення способу використовують більш енергоємну екзотермічну суміш з 40 95 алюмінію (8 95 пудри ПАП-1 та 32 95 порошку ПА-2), що має кращі реологічні характеристики.
Попередньо шляхом експериментальних досліджень одержують для даної екзотермічної суміші емпіричні залежності и- Ко) при зміні величини сумарної енергії першого та другого
Зо високовольтних імпульсів струму (від 400 до 1200 Дж), і маси екзотермічної суміші (в діапазоні (001-031 ог який зазвичай використовується на практиці), які представлені графічно, де М МРО . відносна питома енергоефективність екзотермічних перетворень;
КЕ . питома енергоефективність екзотермічних перетворень у розрядному каналі при подачі на електроди послідовно двох високовольтних імпульсів струму, Дж/кг;
КО - питома енергоефективність екзотермічних перетворень у розрядному каналі при подачі на електроди одного високовольтного імпульсу струму, Дж/кг; те з/н відносна величина проміжку часу між першим і другим високовольтними імпульсами струму; з - проміжок часу між першим і другим імпульсами струму, с н. визначений характерний час першого імпульсу струму, б.
М Виходячи із технологічних умов задають необхідну повну (хімічна плюс електрична) енергію
ХУ; високовольтного електрохімічного вибуху.
Виконують такі дії та здійснюють розрахунки.
Відомо (див. А.М. Вовченко, А.А. Посохов Управляемье злектровзрьівнье процессь преобразования знергии в конденсированньїх средах, Киев, Наукова думка, 1992, с. 122), що питома енергоефективність екзотермічних перетворень в розрядному каналі при подачі на електроди одного високовольтного імпульсу струму ГО 7 ,; де АМ - хімічна енергія, яка виділяється в розрядному каналі, Дж;
М - маса екзотермічної суміші, кг, та визначається такими електрофізичними чинниками: ху уритома електрична енергія, що виділяється на одиницю маси екзотермічної суміші, 03. - : 0, Дж/кг;
Ео - початкова напруженість електричного поля в розрядному проміжку,
Ео - Ор /1 . В/м, де бо. зарядна напруга, В; у) довжина розрядного проміжку, м; т - електрична енергія при ВЕХВ, Дж.
Виконують такі дії: - вибирають робоче значення "т; - визначають МО для вибраного складу екзотермічної суміші за емпіричною залежністю но - Ко) (див. Вовченко А.И., Демиденко Л.Ю. Параметрь вьсоковольтного злектрохимического взрьшва в условиях управляемого ввода злектрической знергиий//
Злектронная обработка материалов. - 2020. - Том 56. - Мо 2. - С. 35-40, рис. 4, кривая 4); М - визначають масу екзотермічної суміші М, виходячи з величини заданої повної енергії 2 та величин шк Ко згідно відомої залежності (див. А.И. Вовченко, А.А. Посохов Управляемье злектровзрьівнье процессь зования сзнергиим в конденсированньїх средах, Киев ровзр роц міредррязове мя /анер денсир редах, '
Наукова думка, 1992, с. 125): ); - - для даної маси із попередньо отриманої графічної залежності визначають величину н-тах ; відповідне їй значення "7 які використовують для подальшого визначення хімічної енергії, яка виділяється в каналі ВЕХВ внаслідок збільшення повноти екзотермічних хімічних перетворень при подачі на електроди послідовно двох високовольтних імпульсів струму, і необхідного проміжку часу між першім та другим високовольтними імпульсами.
Після цього розміщують ЕС між двома протилежними електродами, на які подають послідовно два високовольтні імпульси струму від двоконтурного генератора імпульсних струмів. Енергію першого високовольтного імпульсу струму вибирають із співвідношення лем ОД ї во спідрідношер ,а напругу першого імпульсу визначають згідно з залежністю: ;
Е . . де Р - критична величина напруженості електричного поля, за якої величина 70
Екр 210 В/м с. . с. максимальна, для суміші, що містить 40 95 алюмінію.
Виходячи з технічно допустимої величини зарядної напруги ще, що визначається типом конденсаторів, які використовують, вивнауають: - довжину розрядного проміжку І: 1 кр,
Щ 2 - величину ємності конденсаторів Сі. бе г : я - . І - У. Сі
Зо - характерний час першого імпульсу, с: ; де І. - індуктивність розрядного контуру, Гн. му
Енергію другого високовольтного імпульсу струму 2 визначають із залежності:
ММо - Мо - МА де Мо. визначена сумарна енергія першого та другого високовольтних імпульсів струму,
УМО - МА - Мо - МУ - А Й , Дж;
М . с. де У - задана повна енергія високовольтного електрохімічного вибуху, Дж;
АММ т нах М.О визначена величина хімічної енергії, яка виділиться в каналі ВЕХВ внаслідок збільшення повноти екзотермічних хімічних перетворень при подачі на електроди послідовно двох високовольтних імпульсів струму, Дж; у
Напруга другого високовольтного імпульсу 72 дорівнює напрузі першого високовольтного імпульсу щ,
Проміжок часу Із між першим та другим високовольтними імпульсами струму визначають із залежності ізн що при цьому 7 вибирають із одержаної попередньо емпіричної залежності для визначеної маси екзотермічної суміші з умови н-тах
При подачі на електроди першого високовольтного імпульсу відбувається високовольтний пробій гетерогенної екзотермічної суміші з утворенням вузьких каналів наскрізної провідності в першу чергу по поверхні розділу двох фаз. Розрядний струм, що протікає по цих каналах, утворює зони високих температур та тиску, всередині яких починаються екзотермічні хімічні перетворення, які приводять до зменшення часу виділення електричної енергії (до 105 с),
внаслідок короткочасності першого імпульсу лише дрібнодисперсні частинки пудри встигають розігрітися та вступити в хімічну реакцію. Швидке виділення енергії приводить до сильного розігріву речовини конденсованого середовища, його фазовим перетворенням, що призводять до втрати провідності плазми у розрядному каналі. Внаслідок цього знижується швидкість розширення розрядного каналу. Тому, коли в канал розряду через проміжок часу З подається другий високовольтний імпульс з більшою енергією і напругою, час пробою ЕС зменшується, що зменшує енергію, яка затрачується на утворення каналу наскрізної провідності. В канал розряду вводиться більше електричної енергії, час її виділення зростає, це створює сприятливі умови для відновлення та подальшого протікання екзотермічних реакцій у самопідтримному режимі, в результаті кількість окисленого алюмінію зростає, що відповідно збільшує виділення хімічної енергії, і за рахунок цього дозволяє знизити витрати електричної енергії на здійснення способу.
Приклад Щ
За технологічними умовами задано повна енергія ВЕХВ: Ух - 2500 дж Використано більш енергоємна екзотермічна. суміш з 40 95 алюмінію (8 95 пудри ПАП-1 та 32 95 порошку ПА).
Вибрано -5107 Дж/кг відтак, для даного складу ЕС: Ро -122:107 Дж/кг,
Екр-109 В/м
Ме шсвют ото Кг изначено мас : . ве ДУ тобі 2210 ще 5.10
Використовуючи попередньо одержану емпіричну залежність, із графіка для маси
М:04л107 кг визначають величину відносної питомої енергоефективності Ктах екзотермічних перетворень та відповідну до неї відносну величину проміжку часу 7. Визначена максимальна величина питомої енергоефективності при подачі на електроди послідовно двох імпульсів струму. в в
Мтах нос ш-122.:107.29-35.107 Дж/кг
Визначено величину хімічної енергії, що виділилася:
АММ - лах "М -3,5.04.1077 -1,4.107 Дж та сумарну енергію Уко першого та другого високовольтних імпульсів струму:
Мо - 2500-1400-1100 Дж - -ад.1о03
Для вибраної енергії першого імпульсу У -45ДдЖ при зарядній напрузі ці -30-10 В.
Зо визначено, довжину розрядного проміжку, ємність та характерний час першого імпульсу:
І-30-10 М. Сі -061-10 Ф. ц-259-10 с при І - 6682-10 Гн. Визначено параметри (енергія, напруга, ємність) другого імпульсу: З 3.2 в
Мо -1100-45-1055Дж, Шо -Ц. -30.107 В, Со -2.1055/(30.107)7 -234.107 Ф
Проміжок часу між першим та другим імпульсами визначено із залежності: із я що де 7 вибирають із одержаної графічної залежності для визначеної маси ЕС за умови КЗ тах, із -2659.1079 .5675-1469.1072 с
В лабораторних умовах ВЕХВ здійснювали у заповненому водою технологічному баку об'ємом 1 м3, за схемою розряд між двома електродами. Встановлюють довжину розрядного проміжку 30-10 м. Для введення екзотермічної суміші М-0410 7 кг у розрядний проміжок використано діелектричні трубки, які розміщують між двома протилежними електродами. На електроди подають послідовно два імпульси, перший з енергією 45 Дж та напругою 30-10 В, а другий імпульс через проміжок часу із -14910 с. з енергією 1055 Дж і напругою 30-10 В.
Кількість енергії що виділяється в каналі ВЕХВ за рахунок екзотермічних хімічних перетворень ЕС, визначали за періодом пульсації парогазової порожнини (ПГП), який за допомогою п'єзокерамічного датчика тиску, встановленого в екваторіальній площині розрядного проміжку на відстані 300 мм від розрядного проміжку, вимірювали на запам'ятовуючому осцилографі ТД5 20128.
В таблиці наведено експериментальні значення хімічної енергії, що виділилася у каналі
ВЕХВ за рахунок екзотермічних хімічних перетворень ЕС при подачі на електроди послідовно двох імпульсів струму: перший з енергією 45 Дж і напругою 30-103 В, а через проміжок часу між імпульсами із 149107 с другий імпульс з енергією 1055 Дж і напругою 30-10 В (зразки 3-5).
Для порівняння наведено результати експериментів, при яких на електроди подають один високовольтний імпульс струму (зразки 1, 2), а також при подачі на електроди послідовно двох імпульсів струму, перший 110 Дж і напругою 30-103 В, а другий імпульс через проміжок часу із 14910 с. з енергією 990 Дж при напрузі 15-103 В (згідно з умовами Патенту України Мо 120558, зразок 6).
Таблиця
Е . Спосіб Період Проміжок часу| Величина Питома
Мо зразку унеотя енергії Ме пульсації імпульсами із хімічної енергії І|енергоефективніст
Дж ППП, Ти, ме МКС АМ, Дж ь, м, 105 Дж/кг 1 | 2000 |їімпульс | 192 | - | 4760 | 120 2 | 2000 |Тімпульс | 193 | - | 48350 | 121 2-ма
З 1100 Імпульсами 27,5 14,9 1397 3,5 45-1055 2-ма 4 1100 імпульсами 27,7 14,9 1427 3,6 45-1055 2-ма 5 1100 Імпульсами 27,6 14,9 1412 3,5 45-1055 2-ма імпульсами 1100 |(згідно З 23,6 14,9 883 2.2 прототипом) 110-990
Порівняння результатів експериментів показує, що при введенні енергії двома імпульсами згідно винаходу, хімічна енергія, що виділяється за рахунок збільшення повноти згоряння алюмінію, збільшується майже у З рази в порівнянні з традиційним введенням енергії одним високовольтним імпульсом струму. Це дозволяє значно (у 1,8 разу) знизити витрати електричної енергії на здійснення способу електровибухової обробки матеріалів.
Також результати експериментів, які представлені в таблиці (зразок Мо б) показують, що в порівнянні з прототипом, в способі, що заявляється, за рахунок збільшення повноти згоряння алюмінію в каналі ВЕХВ, хімічна енергія також збільшується приблизно в 1,6 разу.
Таким чином, використання способу електровибухової обробки матеріалів дозволить забезпечити більш тривалий час підтримки в каналі ВЕХВ високого надлишкового тиску вище за мінімальний рівень, необхідний для протікання самопідтримної екзотермічної реакції, що збільшить повноту згоряння алюмінію, внаслідок чого збільшиться виділення хімічної енергії, і за рахунок цього знизяться витрати електричної енергії на здійснення способу. Це дозволить поліпшити масогабаритні показники комбінованих джерел енергії за рахунок зменшення ємнісного накопичувача без зниження їх питомих енергетичних характеристик. Крім того, змінюючи склад та масу екзотермічної суміші, що вводиться у розрядний проміжок, можна мобільно управляти енергоємністю комбінованого джерела енергії, виходячи 3 вимог конкретного технологічного процесу.
Коо)
Claims (1)
- ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Спосіб електровибухової обробки матеріалів, за яким задають повну енергію високовольтного електрохімічного вибуху, яка складається з електричної і хімічної енергії, та визначають масу екзотермічної суміші, що містить 40 96 алюмінієвого порошку у водному розчині окислювача, розміщують її між двома протилежними електродами, на які подають послідовно два високовольтні імпульси струму від двоконтурного генератора імпульсних струмів з визначеними величинами енергій першого та другого високовольтних імпульсів струму, напругою першого імпульсу та проміжком часу між імпульсами, який відрізняється тим, що попередньо одержують для даної екзотермічної суміші емпіричну залежність и - Ка) при зміні величини сумарної енергії першого та другого високовольтних імпульсів струму і маси екзотермічної сумшії, де М Н/но . відносна питома енергоефективність екзотермічних перетворень; КК О- питома ефективність екзотермічних перетворень в розрядному каналі при подачі на електроди послідовно двох високовольтних імпульсів струму, Дж/кг; КО - питома ефективність екзотермічних перетворень в розрядному каналі при подачі на електроди одного високовольтного імпульсу струму, Дж/кг; ти В/н. відносна величина проміжку часу між першим і другим високовольтними імпульсами струму, з - проміжок часу між першим і другим імпульсами струму, с,н. визначений характерний час першого імпульсу струму, с, при подачі на електроди високовольтних імпульсів ст ерший імпульс подають з енергією у роди ви ДБ М У ОВ сульс подають з КК л що вибирають із співвідношення з другий - з енергією ; ЩО визначають із залежності: 2 7 Мо МА , де Мо. визначена сумарна енергія першого та другого високовольтних імпульсів струму, Дж: Мо - УМ - УМ - Му - АМУ ; Дж,Му . с. де - задана повна енергія високовольтного електрохімічного вибуху, Дж; АМ т птах МО визначена величина хімічної енергії, яка виділяється в каналі високовольтного електрохімічного вибуху при згорянні екзотермічної суміші, при подачі на електроди послідовно двох високовольтних імпульсів струму, Дж; М - визначена маса екзотермічної суміші, кг, з напругою, що дорівнює напрузі першого високовольтного імпульсу, а проміжок часу З між першим та другим високовольтними імпульсами струму визначають із залежності Із -Н т, при цьому щі вибирають із попередньо одержаної емпіричної залежності для визначеної маси екзотермічної суміші за умови р-тах, і - ! Ф 5 ! "я іх 4 о; Анни нн лом ти па о а 5 5 я ' в ко тв вк Ко уота о що : й г ах Дон ДЕ ни нина ЧИ и пенні що і ха я 3 ше у | Б, 2 Веб? з о : К. я г вах : Вб ха й я 0,76 кі Гени 8. : ке о уп х ко яОЮ тю дет Об оон ння ге Н щ З 0 2 4 б 8 16 о т Відносна величина проміжку часу між першим і другим високовольтними імпульсами струму Е -3 ятйЗ - -3 - Ме 0140 ки2- М 0107 кг; 3 - М 0034107 кт; 4-- Ме: 04107 кг
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA202003779A UA126133C2 (uk) | 2020-06-23 | 2020-06-23 | Спосіб електровибухової обробки матеріалів |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA202003779A UA126133C2 (uk) | 2020-06-23 | 2020-06-23 | Спосіб електровибухової обробки матеріалів |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA126133C2 true UA126133C2 (uk) | 2022-08-17 |
Family
ID=89835548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAA202003779A UA126133C2 (uk) | 2020-06-23 | 2020-06-23 | Спосіб електровибухової обробки матеріалів |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA126133C2 (uk) |
-
2020
- 2020-06-23 UA UAA202003779A patent/UA126133C2/uk unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5004050A (en) | Method for well stimulation in the process of oil production and device for carrying same into effect | |
| US2728877A (en) | Apparatus for obtaining extremely high temperatures | |
| Denat | High field conduction and prebreakdown phenomena in dielectric liquids | |
| Bulychev et al. | Plasma discharge with bulk glow in the liquid phase exposed to ultrasound | |
| Ceccato et al. | Time-resolved nanosecond imaging of the propagation of a corona-like plasma discharge in water at positive applied voltage polarity | |
| US11554883B2 (en) | Liquid-fed pulsed plasma thruster for propelling nanosatellites | |
| Kaganovich et al. | Investigations of double capillary discharge scheme for production of wave guide in plasma | |
| WO2010114415A1 (ru) | Способ электрогидравлического воздействия на нефтяной пласт и устройство для его осуществления | |
| US9933347B2 (en) | Method and system for determining fluid density | |
| UA126133C2 (uk) | Спосіб електровибухової обробки матеріалів | |
| Hu et al. | Underwater pressure waves generated by electrical exploding wire ignited energetic materials: Parametric study and formulation optimization | |
| Vlastós | Dwell times of thin exploding wires | |
| US3055262A (en) | Spectroscopic light source and method | |
| Meng et al. | Shock wave generated by composite energetic material driven by electrical non-penetrating wire explosion plasma | |
| UA120558C2 (uk) | Спосіб здійснення високовольтних електрохімічних вибухів у рідкому середовищі | |
| SU1629503A1 (ru) | Способ воздействи на призабойную зону пласта | |
| RU2746052C1 (ru) | Способ формирования импульса тока в нагрузке индуктивного накопителя электромагнитной энергии | |
| Wang et al. | Effect of hydrostatic pressure on the impulse breakdown characteristics of transformer oil | |
| Knizhnik et al. | Peculiarities of the Gas Breakdown in Narrow Discharge Gaps at High Pressures | |
| Kim et al. | Initiation from a point anode in a dielectric liquid | |
| UA155794U (uk) | Спосіб здійснення високовольтних електрохімічних вибухів | |
| UA129672U (uk) | Спосіб здійснення високовольтних електрохімічних вибухів у рідкому середовищі | |
| Dobrynin et al. | Can the “Maximum Power Principle” Be Applied to Pulsed Dielectric Barrier Discharge? | |
| Hu et al. | Underwater Shock Wave Generated by Arc Ignited Gel-Like Nitromethane-Based Energetic Materials | |
| Dobrynin et al. | Experimental investigation of nanosecond and subnanosecond pulsed DBD in atmospheric air: fast imaging and spectroscopy |