The dynamics of the electric discharge in the water with microbubbles

Abstract

Динамика электрического разряда в воде с микропузырькамиОбъединённый институт высоких температур РАН; Россия, 125412, г. Москва, ул. Ижорская 13, стр. 2; panovvladislav@gmail.com В работе представлены результаты экспериментального исследования динамики электри-ческого разряда в проводящей воде при приложении длинных импульсов напряжения положи-тельной полярности. В экспериментах регистрировались электрические параметры разряда (ос-циллограммы напряжения и тока), а также велась фоторегистрация теневым методом. Анализ полученных осциллограмм и изображений показал, что в своём развитии разрядный канал про-ходит как минимум через две хорошо различимые стадии: 1) формирование начальной паровой области вблизи анода; 2) пробой начальной паровой области с последующим ростом плазмен-ного канала вплоть до замыкания. На второй стадии структура канала разряда представляет со-бой сферическую часть, примыкающую к аноду, и канальную часть, прорастающую с поверх-ности сферической части, ближайшей к катоду. Скорость расширения сферической части уменьшается по мере её роста, замыкание разрядного промежутка происходит канальной со-ставляющей со скоростью, на порядок превышающей скорость роста сферической части.Ключевые слова: электрический пробой, разряд, проводящая жидкость.Детальные исследования физических процессов ионизации и пробоя воды нача-лись в связи с интенсивным развитием мощной импульсной техники, когда было пред-ложено использовать дистиллированную воду в импульсных накопителях энергии при напряжениях мегавольтного диапазона [1]. Позднее явление электрического пробоя в воде было использовано в технологии электрогидродинамического измельчения [2] и электрогидравлической ударной технологии [3]. Исследования последних лет [4-6] по-казали перспективность использования различных конфигураций электрического раз-ряда в жидкости с целью её очистки. Применение плазменных технологий для получе-ния питьевой или даже технической воды связано с явлением электрического разряда в среде с относительно высокой проводимостью. Однако на сегодняшний день в основ-ном систематически изучался электрический разряд в диэлектриках с малой начальной проводимостью. Детально исследованы быстрые стадии развития разряда в дистилли-рованной и деионизованной воде в наносекундном и микросекундном диапазонах вре-мени [7][8][9][10]. Экспериментально установлено, что в дистиллированной воде, так же, как и в органических диэлектриках (трансформаторное масло, гексан, спирт и др.), разви-тие искрового разряда начинается с острийного анода и происходит по пузырьковому механизму в две стадии [11]. На первой стадии после подачи высоковольтного импуль-са напряжения наносекундной или микросекундной длительности вблизи острия анода фиксируются первичные каналы стримеров диаметром 5-10 мкм, развитие которых со-провождается фазовым переходом в жидкости и возникновением ионизованных микро-пузырьков. В длинных разрядных промежутках с межэлектродным расстоянием d > 1 см наблюдается вторая стадия развития искрового разряда, которая характеризу-ется ветвлением стрим...

Analysis of the characteristics of the direct current discharge in the electrolyte medium at low pressure

“…Studies of low-temperature plasma during the burning of an electric discharge in a liquid are one of the developing areas. To date, there are scientific works [1][2][3][4] in the field of AC and DC discharges with liquid electrodes. While the flow processes in gas-liquid flows with discharges are practically not studied, both experimentally and theoretically.…”