Електрическа проводимост - плазма - Голямата енциклопедия на нефта и газа, статия, страница 3
Електропроводимост - плазма
Йонизиращите се добавки (в концентрация 0 - 2 - 10 - 4 kg/kg) се въвеждат в потока на инертен газ пред канала на MHD генератора, за да се увеличи електрическата проводимост на плазмата и се отстраняват зад канала на MHD генератора, за да предпазят компресора от ерозия. [31]
Като се имат предвид линейни магнитохидродинамични вълни с определена дължина, което беше направено, лесно е да се сравни относителният принос на Джаул и вискозните загуби, който се оказва равен на съотношението на обичайното число на Рейнолдс към магнитното число на Рейнолдс, т.е. малка стойност, свързана с малкото съотношение на масата на електрона и йона, тъй като електрическата проводимост на плазмата се определя главно от електрони, а вискозитетът - чрез йони. За линейни магнитохидродинамични вълни в немагнетизирана плазма пространствените мащаби на промяната на скоростта и магнитното поле се определят от един мащаб - дължината на вълната. Тогава наистина затихването се дължи главно на йонния вискозитет. Въпреки това, в допълнение към линейните MHD вълни, в короната има и други образувания, например конвективни структури, в които мащабите на промените на полето и скоростта може да не са свързани помежду си. Няма единна скала на вариации на полето и скоростта и за нелинейните MHD вълни. По-специално, може и наистина съществуват токови листове и електроструи в короналните тръби и контури, както и MHD ударни вълни, където разсейването на Джаул несъмнено играе важна, доминираща роля. Доста трудно е да се оцени приносът на вискозното и джаулово нагряване за короната като цяло или за нейните отделни морфологични области и това остава да се направи. [32]
В горивната камера, когато се изгаря нефт, керосин или природен газ, се създава висока температура (2000 - 3000 K), спри който газообразните продукти на горенето се йонизират, образувайки електронно-йонна плазма. За да се увеличи електропроводимостта на плазмата, в горивната камера се въвеждат лесно йонизиращи се вещества: калций, натрий, цезий. [34]
В горивната камера при изгаряне на нефт, керосин или природен газ се създава висока температура (2000 - 3000 K), при която газообразните продукти на горенето се йонизират, образувайки електронно-йонна плазма. За да се увеличи електропроводимостта на плазмата, в горивната камера се въвеждат лесно йонизиращи се вещества, съдържащи калций, натрий и цезий. Нажежаемата плазма се движи по разширяващ се канал от няколко метра, в който нейната вътрешна енергия се преобразува в кинетична енергия и скоростта се увеличава до 2000 m / s или повече. [35]
Причината за тази тема в нашия курс е, че ще изградим модел на магнитното поле в междупланетната среда. За това е необходимо да се знае електрическата проводимост на плазмата, тъй като дисипативните процеси на разсейване могат да имат силно влияние върху динамичното поведение на магнитното поле (вижте раздел [37]
От формула (56.10) следва, че мощността на MHD генератора се определя от магнитната индукция B, електропроводимостта σ на плазмата и скоростта u на нейния поток. Тъй като електроните имат основен принос за електрическата проводимост на плазмата, на практика като работна течност често се използват благородни газове с малки примеси (добавки) на лесно йонизиращи се алкални метали. [38]
За простота ще приемем, че плазмата е напълно йонизирана. Поради относително ниската подвижност на масивните йони, електрическата проводимост на плазмата се създава от движението на електрони. Нека се ограничим до случая, когато в плазмата няма магнитно поле и движението на електроните може да се счита за нерелативистично. [39]
Тъй като концентрацията на електрони ийони в плазмата е еднакъв, то пространственият заряд в нея, както при металите, е равен на нула. В допълнение, при значителна йонизация на газа, електрическата проводимост на плазмата може да бъде много висока. Следователно по естеството на своята електропроводимост йонната плазма се доближава до металите. [40]
Специфичната мощност на MHD генератора е право пропорционална на квадрата на скоростта на плазмата. С увеличаването на скоростта обаче температурата и електрическата проводимост на плазмата намаляват. Следователно има някаква оптимална скорост, приблизително равна на 1300 - 1400 m / s. Скоростта на плазмата в канала, която зависи от физичните и химичните свойства на работния флуид. [41]
Тъй като концентрацията на електрони и йони в плазмата е еднаква, тогава пространственият заряд в нея, както в металите, е равен на нула. В допълнение, при значителна йонизация на газа, електрическата проводимост на плазмата може да бъде много висока. Следователно по естеството на своята електропроводимост йонната плазма се доближава до металите. [42]
Плазмата има специфично движение. Причинява се от наличието на голям брой заряди, които определят електрическата проводимост на плазмата, което води до ново движение на плазмата, което не присъства в нито едно от другите агрегатни състояния. Както е известно, в нейонизираните системи това става под действието на гравитацията, инерцията, еластичността, а тук - под въздействието на магнитни и електрически сили. Случайното движение на електрони и йони води до факта, че плътността на еднакво заредените частици в някои области става по-голяма или по-малка, в резултат на което интензитетът на заряда в някои области или се увеличава, или намалява, което причинява движението на положително заредени частици към по-интензивни заряди на отрицателни частици. [43]
Това обяснява факта, че проводящата част на цевта е запазена на произволно малъктекущи стойности, почти до нула. Токът в дъгата спира, очевидно, когато електрическата проводимост на плазмата стане равна на нула. Това се случва при температура на плазмата от около 74 000 К. [44]