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, електрогідравлічні молоти і вібратори, електрогідравлічні насоси, дроблення і подрібнення корисних копалин, емульгування та деемльгування, знезараження, у медицині — для дроблення каменів у нирках.

Див. також

• Спеціальні методи дроблення

Джерела

• https://web.archive.org/web/20120922073028/http://www.worldview.net.ua/-electrohydraulic-discharge.html