ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Применение теории газодинамического подобия к дуге из "Электрическая дуга отключения " При построении математической теории дуги приходится пользоваться уравнением энергетического баланса дуги. Выше мы пользовались этим уравнением в том или ином упрощенном виде. Сейчас мы остановимся подробнее на составляющих этого баланса. При этом следует помнить, что в стволе дуги и в окружающем дугу пространстве характер тепловых процессов неодинаков. В то время как выделение энергии идет только в стволе дуги, отдача ее окружающей среде идет как в стволе дуги, так и за его пределами. Другими словами, тепловой поток идет как в стволе дуги, так и вне его. [c.127] В первом случае теплоотвод осуществляется в основном тепло-, проводностью и в небольшой части — излучением. Во втором случае отдача тепла в пределах ствола дуги и, может быть, на. небольшом расстоянии вне ствола осуществляется теплопроводностью и отчасти — излучением. Вне ствола дуги теплоотвод осуществляется конвекцией. В третьем случае теплоотвод осушествляется в основном излучением и в некоторой части — отдачей тепла электродам. Наконец, в четвертом случае теплоотвод осуществляется в основном конвекцией. [c.127] Остановимся на основных тепловых характеристиках газа дуги —теплоемкости и теплопроводности. [c.127] Однако диссоциация молекул газа происходит с затратой энергии, что приводит к кажущемуся увеличению теплоемкости. При некоторой температуре начинается ионизация молекул и атомов газа. Это процесс также требует затраты энергии, что снова можно представить кажущимся повышением теплоемкости. В результате теплоемкость оказывается значительно большей, чем это следует из классической ории, не учитывающей влияния диссоциации и ионизации. Ш ому зависимость теплоемкости от температуры представляется и ]ой, имеющей несколько относительных максимумов и. миним1 -,10в. Эта кривая, полученная по данным [Л. 5-1, 5-2], изображена на рис. 5-2. Первый максимум на ней соответ-,. ствует приблизительно наибольшей скорости диссоциации кислорода, второй — наибольшей скорости диссоциации азота и третий — наибольшей скорости ионизации воздуха. [c.128] Цифры у кривых — значения р, ат. [c.129] С помощью этой формулы произведена экстраполяция зависимости 11 = / (Т) до температуры 20 000°, как показано на рис. 5-4 пунктиром. [c.130] По данным Риве и Ромпе. [c.130] Вычисленная по формуле (5-1) при давлении 1 ат и температурах 10 ООО—20 000° величина коэффициента теплопроводности изображена на рис. 5-3 пунктиром. Как видно из рис. 5-3, коэффициент теплопроводности, как и теплоемкость, имеет ясно выраженные максимумы, соответствующие диссоциации азота и ионизации воздуха. Максимум, соответствующий диссоциации кислорода, сильно сглажен и выродился в простой перегиб кривой. [c.131] Представляет интерес зависимость от температуры коэффициента теплопроводности для других газов, кроме воздуха, в частности водорода, в котором горит дуга в масляных выключателях. Точные расчеты на основе современных данных для водорода нам неизвестны. На рис. 5-6 приведена зависимость коэффициента теплопроводности водорода от температуры [Л. 5-4 ]. Сравнение этого рисунка с рис. 5-3 показывает, что теплопроводность водорода в 6—13 раз больше теплопроводности воздуха. [c.131] Перейдем к вопросу об излучении дуги. Излучение представляет процесс переноса энергии от излучающего тела к телам, расположенным в окружающем пространстве. Этот процесс осуществляется электромагнитными колебаниями, могуш,ими иметь различную длину волны. В дуге приходится иметь дело с излучением световых лучей, тины волн которых лежат в пределах 0,4—0,8 мк, а также теило-ых — более длинных — лучей. Световые и тепловые лучи, распро-граняясь со скоростью света, способны претерпевать преломление и отражение при встрече с какими-либо телами или веществами. Преломленный луч, проникая во встречное тело, может частью пройти через него, а частью (или полностью) поглотиться им, передав ему свою энергию, которая при этом превращается в тепло. Твердые л жидкие тела поглощают тепловые лучи сильно, газы же — слабо. Световые лучи поглощаются твердыми и многими жидкими телами сильно, газами же при обычных условиях — очень слабо. [c.131] способное полностью поглощать падающие на него световые и тепловые лучи, носит название абсолютно черного тела. Будучи нагрето, абсолютно черное тело излучает такое же количество тепловой энергии, которое оно может поглотить при данной температуре. Излучение абсолютно черного тела зависит только от температуры и не зависит от его природы. [c.131] Мощность на единицу поверхности, квт/см . . . Мощность абсолютно черного тела на единицу поверхности, кат см . [c.132] Од — постоянный коэффициент, равный 5,67-10 вт/см -град. [c.132] Вопрос о теплоотводе от дуги через конвекцию, который значительно сложнее хорошо разработанного вопроса о конвективном охлаждении твердых тел, пытались решать, рассматривая дугу, как твердый цилиндр [Л. 5-7, 5-8]. Однако уже в первой из упомянутых работ была указана серьезная разница между условиями конвекции около твердого тела (например, цилиндра) и в дуге. В случае твердого тела скорость конвективного движения у его поверхности равна нулю, затем она возрастает до некоторого максимума, после которого падает. В случае дуги получается совершенно иная картина. На оси дуги скорость движения максимальна, потом она падает, сначала медленно, а затем быстро. Зависимость скорости движения воздуха в дуге и около нее показана на рис. 5-11, а по данным работы ]Л. 5-7]. Радиус дуги был в этом случае равен 0,7 см. Аналогичную зависимость можно получить по данным работы [Л. 5-9]. Она приведена на рис. 5-11, б. [c.135] Так как вопрос о возможности применения газодинамического подобия к охлаждению дуги путем конвекции все еш,е дискутируется и находит сторонников, на нем следует остановиться. [c.135] Ср — теплоемкость газа при постоянном давлении. [c.135] Вернуться к основной статье