Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор исследований тепловых и энергетических характеристик тлеющего разряда в потоке газа
1.1. Основные свойства и некоторые применения тлеющего разряда 10
1.2. Теоретические исследования распределений температуры и плотности мощности внутреннего источника тепла в ПС
1.3. Экспериментальные исследования характеристик тлеющего разряда
1.4. Методы обобщений тепловых и энергетических характеристик электрических разрядов
1.5. Задачи диссертации 35
Глава 2. Описание экспериментальной установки и методики измерений 36
2.1. Система электрического питания установки 36
2.2 Пневмо-гидросистема установки 39
2.3. Вакуумная система установки 41
2.4. Разрядные камеры 42
2.5. Методика проведения экспериментов и оценка погрешности измерений
Глава 3. Экспериментальные исследования тепловых и энергетических характеристик ТРП
3.1. Мощность и вольтамперные характеристики разряда 52
3.2. Распределение температуры в положительном столбе 57
3.3. Распределение теплового потока через стенку разрядной камеры 64
3.4. Потери тепла через электроды и энергетический баланс РК с продольным потоком 71
3.5. Распределение потенциала и напряженности электрического поля 76
3.6. Влияние конструктивных, газодинамических и электрических параметров на работу РК 83
Глава 4. Обобщенные тепловые и энергетические характеристики разрядной камеры 90
4.1. Критериальные уравнения для обобщения экспериментальных данных . 90
4.2. Обобщенные вольтамперные характеристики и мощность разряда 94
4.3. Обобщенные графики и эмпирические формулы для распределения теплового потока через стенку РК 100
4.4. Обобщенные данные для расчетов параметра Ez/p и линейной плотности мощности внутреннего источника тепла 104 Заключение 109
Литература
- Теоретические исследования распределений температуры и плотности мощности внутреннего источника тепла в ПС
- Пневмо-гидросистема установки
- Распределение температуры в положительном столбе
- Обобщенные вольтамперные характеристики и мощность разряда
Введение к работе
Актуальность работы. Отличительной особенностью тлеющего разряда является неравновесность, связанная с сильным отрывом электронной температуры от газовой. В условиях тлеющего разряда можно избирательно возбуждать колебательные степени свободы молекул газа, осуществлять большое число процессов, невозможных в равновесных условиях. Неравновесная слабоионизованная плазма широко применяется в плазмохимии, в качестве активной среды лазеров большой мощности, в технологических процессах плазменного нанесения покрытий и очистки поверхностей сложной конфигурации и других областях науки и техники. Однако, для дальнейшего повышения эффективности указанных применений необходимы более детальные исследования процессов в тлеющем разряде, разработка разрядных камер с высоким КПД и большим ресурсом работы. До сих пор мало изученным остается взаимное влияние газодинамических параметров потока и электрических характеристик разряда. Имеющиеся в литературе теоретические и экспериментальные данные по разряду в потоке газа недостаточны для инженерных расчетов разрядных камер и для полного понимания процессов взаимодействия положительного столба с потоком газа. В связи с этим исследования тепловых и энергетических характеристик тлеющего разряда в потоке газа (ТРП) являются актуальными
Цель и задачи работы:
1. Экспериментальные исследования мощности разряда, вольтамперных характеристик (ВАХ), распределений температуры газа в положительном столбе, теплового потока через стенку разрядной камеры (РК), потенциала, напряженности электрического поля и потерь тепла через электроды.
2. Получение критериальных уравнений для обобщения тепловых и энергетических характеристик разрядной камеры.
3. Получение эмпирических формул и построение обобщенных графиков для вольтамперных характеристик, мощности, распределения теплового потока через стенку РК и приведенной напряженности электрического поля Ez/p.
Научная новизна:
Впервые исследован тлеющий разряд в продольном потоке воздуха в геометрически подобных камерах. Экспериментально определены вольтамперные характеристики, мощность разряда, распределения температуры нейтрального газа, потенциала электрического поля и теплового потока через стенку разрядной камеры (РК) при различных расходах и давлениях. Получены критериальные уравнения, необходимые для обобщения тепловых и энергетических характеристик.
Выявлены закономерности влияния тока, давления, расхода воздуха и размеров РК на ТРП. Показано значительное влияние предионизации и приэлектродных частей положительного столба на работу и характеристики РК.
Практическая ценность:
Полученные эмпирические формулы позволяют рассчитывать основные тепловые и энергетические характеристики РК, а также важнейший параметр Ez/p и могут быть использованы для инженерных расчетов при разработке проточных разрядных камер газовых лазеров, плазмохимических реакторов и других устройств, предназначенных для использования неравновесного нагрева потока воздуха в тлеющем разряде.
Полученные в диссертации результаты использованы в Республиканском центре новых плазменных технологий «Нур» при разработке разрядной камеры предварительной очистки поверхности изделий в низкотемпературной плазме тлеющего разряда для последующего напыления тонкопленочных покрытий различного назначения и научно-производственной группой «Ренари» при создании электроразрядного блока установки для получения абсорбентов. Акты об использовании результатов приложены к диссертации.
На защиту выносятся:
-
Результаты экспериментальных исследований тлеющего разряда в продольном потоке воздуха в диапазоне изменения давления от 1,3 до 11,6 кПа, расхода газа от 4,5 10-5 до 3,9 10-4 кг с-1, тока от 25 до 300 мА, диаметра РК от 9 10-3 до 23 10-3 м и межэлектродного расстояния от 17 10-3 до 7 10-2 м. Определены распределения поступательной температуры нейтрального газа, потока тепла через стенку РК, потенциала плазмы, напряженности электрического поля, линейной плотности внутренних источников тепла и вольтамперные характеристики разряда.
-
Обобщенные электрические и тепловые характеристики тлеющего разряда в продольном потоке воздуха. Определены критерии подобия тлеющих разрядов в потоке газа в геометрически подобных разрядных камерах. Система определяющих критериев упрощена и приведена к виду, удобному для обобщения экспериментальных данных. Получены обобщенные графики и формулы для вольтамперных характеристик и мощности разряда, распределения теплового потока, параметра Ez/p и потерь тепла через электроды.
Достоверность и обоснованность полученных результатов определяются применением физически обоснованных методик измерений, проведением исследований с использованием различных методов и сравнением полученных результатов с известными экспериментальными данными других авторов. Все эксперименты проводились с применением современных измерительных приборов высшего класса точности на стабильно функционирующей установке с хорошей воспроизводимостью опытных данных, обработанных на ЭВМ с применением методов математической статистики, определением погрешностей измерений и расчетов.
Публикации. По теме диссертации опубликованы 17 работ, 3 из которых в рецензируемых центральных журналах.
Апробация работы.
Материалы диссертации докладывались и обсуждались на II Всесоюзном совещании по плазмохимической технологии и аппаратостроению, г. Москва, 1977г.; III и IV Всесоюзных совещаниях «Плазменные процессы в металлургии и технологии неорганических материалов», г. Москва, 1979, 1983г.г.; I республиканской научно-практической конференции «Основные направления развития применений низкотемпературной плазмы в машиностроении и металлообработке», г.Казань, 1979г., на 7-ой международной конференции «Молекулярная биология. Химия и физика гетерогенных систем», Москва-Плес, 7-13 сентября 2003г.; Международной конференции «Plasma Physics and Plasma Technology», г. Минск, 2003 г.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, приложения и библиографии. Полный объем диссертации составляет 126 страниц, которые содержат 108 страниц текста, 63 рисунка, 8 таблиц, 146 наименований литературы, приложения на 2 станицах.
Теоретические исследования распределений температуры и плотности мощности внутреннего источника тепла в ПС
Описанные выше свойства ТР позволяют использовать его в различных областях науки и техники.
Тлеющий разряд широко используется в качестве источника света в различных газосветных трубках. В лампах дневного света разряд обычно происходит в парах ртути. Подходящим набором люминофоров испускаемое такими лампами излучение можно сделать близким к дневному свету. Такие трубки оказываются в три- четыре раза экономичнее, чем обычные лампы накаливания. Газосветные трубки применяются также для рекламных и декоративных целей [16].
Для стабилизации напряжения широко используется постоянство напряжения нормального тлеющего разряда. Устройства с тлеющим разрядом применяются также и в логических цепях [3,4].
За последние 20-30 лет на стыке химии и физики низкотемпературной плазмы возникла новая отрасль науки - плазмохимия. В плазмохимических реакторах широко используется равновесная плазма, получаемая в дуговых и ВЧ плазмотронах. Такая плазма имеет высокие удельную энтальпию, температуру, скорости процессов. Поэтому возникает возможность миниатюризации техники. Например, плазмохимический реактор пиролиза метана производительностью 25000 т в год имеет длину 65 см и диаметр 15 см. Кроме того, плазмохи-мические устройства позволяют перерабатывать широко доступное сырье -природный газ, воздух, тугоплавкие металлосодержащие минералы [5, 6]. В последнее время для целей плазмохимии начали успешно применять тлеющий разряд. Это связано с преимуществами использования неравновесной плазмы, для осуществления некоторых химических реакций. В [6] приведена таблица возможных применений неравновесной плазмы (в том числе и ТР) в плазмохимии. Таблица составлена по данным отечественной и зарубежной литературы. Из анализа данных литературы следует, что в" неравновесных условиях могут быть получены совершенно новые соединения, например, O2F2, O3F3, X2F2, C2F4 и др. ТР в плазмохимии можно использовать для получения окиси азота из воздуха, гидразина из аммиака, диссоциация углекислого газа и т.д. Однако, из-за трудности получения ТР в больших объемах в настоящее время такие реакторы не нашли широкого промышленного применения.
Химико-термическая обработка в ТР используется в тех областях промышленности, где требуется получение заданных свойств поверхностей при одновременной очистке обрабатываемого материала [10]. Использование электрических полей при такой обработке позволяет управлять физико-химическими процессами. В промышленности широко используется способ азотирования металлов тлеющим разрядом, основанный на применении неста бильного высокоинтенсивного аномального ТР в области перехода на дуговой разряд. Поэтому в схему таких установок включают блок высокоскоростного регулирования режима (автоматического выключения разряда при переходе в дуговой). Азотированию в ТР подвергаются стали, сплавы титана и некоторые виды чугуна [2, 22 - 25]. Азотирование значительно повышает износостойкость деталей и их прочность. При таком способе обработки скорость азотирования увеличивается до 5 раз по сравнению с другими известными способами. ТР также используется в процессах цементации [2], силицирования [26], осаждения тугоплавких металлов на металлические поверхности [27]. Во всех перечисленных процессах ТР зажигается между обрабатываемым изделием и вспомогательным электродом или стенкой реактора. Разряд горит при низких давлениях (130-160 Па), обрабатываемое изделие служит катодом.
В последние годы наметилось использование неравновесной плазмы положительного столба ТР для обработки изделий из органических соединений и очистки поверхности стекла [28-30].
Одной из причин дальнейшего повышения интереса к ТР явилось создание в 1961 году первого непрерывно действующего газоразрядного лазера [31]. В первых, лазерных системах для создания инверсной заселенности использовался нормальный ТР низкого давления (р 0,1 кПа) в неподвижном газе [32]. Быстрый прогресс лазерной техники стимулировал развитие исследований тлеющего разряда в продольных разрядных системах цилиндрической и коаксиальной конфигурации [8, 33] секционированных разрядных камерах с взаимно поперечным направлением прокачки рабочего вещества, напряженности электрического поля и выходного излучения [9, 34 - 36]. В настоящее время активно исследуется возможность замены дорогостоящих смесей, содержащих гелий, смесью воздуха с углекислым газом. Этим объясняется большой интерес к ТР в потоке воздуха.
В практических приложениях, в основном, используется наиболее протяженный участок ТР - положительный столб. Поэтому основные характеристики установки определяются свойствами ПС. В связи с этим теория ПС является основой расчета разрядной камеры и параметров получаемой плазмы.
Впервые стройную математическую теорию ПС разработал Шоттки [37]. Он рассмотрел осесимметричный ПС в цилиндрическом канале при отсутствии потока газа. Далеко от электродов параметры ПС вдоль его оси не меняются и распределение электронов описывается уравнением неразрывности в виде
Пневмо-гидросистема установки
Система электрического питания предназначена для поддержания устойчивого тлеющего разряда в РК и питания электродвигателей вакуумных насосов.
Принципиальная схема системы питания.газоразрядной установки электрической энергией приведена на рис.2.2. Ее основными частями являются распределительный щит РЩ, трехфазный регулировочный автотрансформатор ТР1, повышающий трансформатор ТР2, высоковольтный выпрямитель ВВ, блок балластных резисторов ББР, пульт управления и контроля ПУ, электродвигатели вакуумных насосов М1, М2 и МЗ.
Напряжение трехфазной сети 220/380 В через распределительный щит подается на регулируемый трехфазный автотрансформатор ТР2. Выпрямитель собран по схеме Ларионова, в качестве вентилей использованы полупроводниковые диоды типа ВЛ-50. Эта схема имеет малый коэффициент пульсаций и высокий коэффициент использования трансформатора. Положительный полюс выпрямителя заземлен, а напряжение отрицательной полярности через миллиамперметр Аь балластные сопротивления ББР и амперметр А2 подается на катод разрядной камеры. При необходимости можно сменить полярность электродов. Балластные сопротивления набраны из резисторов типа ПЭВ-100. Их суммарное сопротивление может изменяться от единиц до десятков тысяч Ом. Блок балластных сопротивлений служит для обеспечения устойчивости системы источник питания - РК и исключает возможность перехода ТР в дугу.
Контроль работы отдельных элементов и, управление системой электропитания установки осуществляется с пульта управления, на котором установлены приборы А] и V] , лампочки сигнализации, кнопочный пост управления электродвигателями вакуумных насосов Ml - МЗ и выпрямителем. При помощи амперметра А] и вольтметра Vj контролируются ток и напряжение выпрямителя. Ток и напряжение разряда определяются миллиамперметром А2 типа М 903 класса точности 1,0 и вольтметром V2 класса точности 1,0. Все измерительные приборы и вспомогательное оборудование (сигнальные лампочки, контак торы, электродвигатели управления автотрансформатором и вакуумных насосов) питаются от сети переменного тока напряжением 220 В или 220/380 В с частотой 50 Гц
Двигатели вакуумных насосов включаются с помощью магнитных пускателей.
Система электрического питания экспериментальной установки характеризуется следующими параметрами: напряжение на выходных клеммах выпрямителя плавно регулируется от 0 до 8000 В, номинальный ток на выходе выпрямителя 1,75 А, максимальный ток - 3,5 А.
Принципиальная схема системы снабжения установки газами показана на рис.2.3. Воздух, необходимый для прокачивания через разрядную камеру, отбирается из атмосферы помещения. Расход воздуха измеряется ротаметром РС-3 или реометром. Для контроля температуры и влажности атмосферного воздуха используется аспирационный психрометр.
Гидросистема (рис.2.4) предназначена для обеспечения вакуумного насоса ВН1 водой и охлаждения элементов разрядной камеры. Вода, необходимая для работы вакуумного насоса, поступает из водопроводной сети. Для охлаждения разрядной камеры вода через ротаметр РС5 на пульте управления гидросистемой поступает в коллектор. Из коллектора через краны Ki - Kg, ротаметры РС5 вода подается для охлаждения катода, анода и секций межэлектродной вставки. Значения температуры воды на входе (Ті - Т9) и выходе (Т/ -Т97) РК измеряются ртутными термометрами с ценой деления 0,1 С. Отработанная вода из насоса и разрядной камеры сливается в канализацию. Подвод и отвод воды из разрядной камеры осуществляются теплоизолированными резиновыми трубками. При этом было зафиксировано, что измеренное электрическое сопротивление столба воды в трубке превышает 106 Ом.
Вакуумная система служит для создания перепада давления на входе и выходе разрядной камеры (рис.2.3). Она состоит из вакуумных насосов BHi -ВН3 и ресиверов БР] и БР2, служащих для выравнивания пульсаций давления в разрядной камере. Необходимое давление в РК поддерживается вакуумными насосами типа RLP-35/98-01 и 2НВР-Д. Воздух через расходомеры поступает в разрядную камеру и выбрасывается в атмосферу вакуумными насосами.
Пневмосистема совместно с вакуумной системой обеспечивает рабочее давление в разрядной камере от 500 до 15000 Па при расходах воздуха G = 4,5 Ю -Ю"2 кг с"1. Для исследования тепловых и энергетических характеристик тлеющего разряда в потоке воздуха был разработан и изготовлен целый ряд разрядных камер. При их разработке был учтен опыт работ [20, 116 и др.]. Основными требованиями к экспериментальным РК были: простота конструк ций, большой ресурс работы, хорошая стабилизация положения разряда в про странстве и удобство монтажа датчиков для диагностики. Поскольку при обоб щении экспериментальных данных особую роль играет геометрическое подо бие сравниваемых РК, некоторые из разрядных камер были изготовлены гео метрически подобными.
На рис.2.5 показана принципиальная схема разрядной камеры, предназначенной для исследования мощности разряда, вольтамперных (U-I) характеристик, распределения теплового потока по длине канала и тепловых потерь через электроды. Ее основными элементами являются медные охлаждаемые катод 1 и анод 2, кварцевая межэлектродная вставка 3. Герметичность соединения межэлектродной вставки с анодом и их теплоизоляция обеспечивались с помощью фторопластовой прокладки, на которую наносилась силиконовая паста. Межэлектродная вставка с помощью перегородок 5 разделена на секции. К каждой секции вода подводится по отдельной резиновой трубке. Температура воды на входе и выходе секции измерялась ртутным термометрами с ценой деления 0,1 С, а расход воды определялся мерной емкостью и ротаметрами РС-3. Катод и анод также охлаждались водой. Результаты измерения расхода охлаждающей воды и перепадов температуры позволяли определять тепловые потери через электроды.
Распределение температуры в положительном столбе
В тлеющем разряде происходит нагрев газа по различным каналам. Так как подвижность ионов намного меньше подвижности электронов, энергия электрического поля, в основном, передается электронному газу. Затем эта энергия перераспределяется. Часть ее передается нейтральным частицам при упругих столкновениях с электронами, т.е. затрачивается на непосредственный нагрев газа. В молекулярных газах значительная доля энергии идет на возбуждение колебательных степеней молекул, часть которой в результате колебательно-поступательной V - Г релаксации снова превращается в тепло. Благодаря этим процессам устанавливается достаточно высокие колебательные температуры. По данным [136,137] в поперечном ТР"потоке колебательная темпера-тура азота составляет (12-18) 10 К. На нагрев электронного газа затрачивается лишь незначительная часть подведенной энергии. Несмотря на это, температура электронного газа значительно превышает поступательную температуру нейтрального газа [11, 16, 21]. Это видно из рис.1.4 и 1.5. В этом параграфе будет рассмотрено распределение поступательной температуры нейтрального газа в объеме разрядной камеры. Определенные в работе экспериментальные значения величины проведенной напряженности электрического поля —, необхо Р димой для определения остальных температур, будут приведены в п.3.5.
Для исследования распределения температуры в ТРП использовалась разрядная камера, показанная на рис.2.7. Для измерения температуры в положительный столб одновременно вводились пять термопар. Кроме того, измерялась температура воздуха на входе в РК. Для обеспечения стабильности положения разряда воздух в разрядную камеру подавался через тангенциальные отверстия, сделанные в электроде. Температура измерялась в следующем диапазоне изменений параметров разряда / = 50 - 200 мА, G - (1,1 - 2) 10 4 кг с"1, р = 2,4 - 4,4 кПа при d= 2,2 10 2 ми/ = 6 10 2м. На рис.3.7 приведены распределения температуры вдоль разрядной камеры для различных давлений и токов. Как и следовало ожидать, температура повышается вниз по потоку. Сопоставление графиков рис.3.7а, 3.76 и 3.7в показывает, что при заданном токе разряда с увеличением давления температура растет. Так, например, при токе 100 мА в сечении z = 5 10" м при давлениях 2,4; 3,07 и 3,73 кПа температуры соответственно равны 700, 800 и 950 К. Этот результат находится в согласии с известным положением о том, что с повышением давления температура электронного газа и тяжелых компонентов (ионов, нейтральных частиц) сближаются, причем температура электронного газа понижается, а температура тяжелых компонентов повышается [11,15, 138].
На рисунках 3.8 представлены графики изменения температуры вдоль оси z при г = 5 10" м для различных расходов и давлений. Как видно, и здесь температура повышается в направлении течения газа. Однако ее значение ниже, чем на оси РК. Сопоставление графиков 3.7 - 3.9 и данные рис.3.10 показывают, что температура повышается с ростом тока. Это объясняется увеличением плотности мощности внутреннего источника тепла с ростом тока. Аналогичный результат получен для ТР в смеси СО : N2: Не : Хе : 02 = 1: 5 : 24 :1: 0,04 [50].
На рис.3.11 показаны радиальные распределения температуры, для различных давлений и значений координаты z. Как и следовало ожидать, температура с удалением от оси понижается при всех значениях давления, расхода газа и тока, что объясняется передачей тепла к стенкам разрядной камеры.
На рис.3.12 и 3.13 приведены распределения потери тепла через секции межэлектродной вставки показанной на рис.2.6 разрядной камеры при давлении 3,73 кПа для различных расходов воздуха и величин тока. Их характерной особенностью является то, что с увеличением координаты z сначала тепловой поток qj уменьшается, достигает минимума, затем снова растет. Такое изменение q, можно объяснить особенностями процессов теплообмена в ТРП. Рост qj при приближении к катоду обусловлен потоком излучения, испускаемого катодом. С удалением от катода плотность потока излучения уменьшается, а поток тепла к стенке за счет теплопроводности растет, так как газ по мере движения в РК нагревается за счет джоулевой диссипации ;энергии электрического поля. Уменьшение q, с удалением от катода говорит о том, что плотность потока излучения убывает быстрее по сравнению с ростом потока тепла от нагретого газа. Далеко от катода его излучение в общем тепловом потоке через секцию пренебрежимо мало и в направлении оси z начинается рост qt, обусловленный нагревом воздуха в положительном столбе разряда. Из рисунков видно, что минимум в распределении q, выражен тем резче, чем больше величина тока.
Плотность потока q, растет с увеличением тока и уменьшением расхода газа.
Анализ приведенных в п.3.1 опытных данных показал, что мощность разряда с увеличением тока растет пропорционально / 87. Из данных рисунков 3.12 и 3.13 следует, что qt также растет пропорционально / Указанная зависимость qi от тока при расходе воздуха 1,1 10 5 кг с 1 для различных значений давления представлена на рис.3.14 и 3.15. Из сопоставления графиков этих рисунков следует, что q, растет с повышением-давления. Это объясняется как увеличением мощности разряда (данные п.3.1) так и повышением температуры газа (данные п.3.2) с ростом давления
Обобщенные вольтамперные характеристики и мощность разряда
Многочисленные экспериментальные данные.показали, что разброс U -1 характеристик в исследованных разрядных камерах при одинаковых внешних условиях достигает ± 5%. Поэтому точность описания U - I характеристик формулами (4.9) и (4. 10) можно считать удовлетворительной. Сравнение (4.9) и (4.10) показывает, что охлаждение межэлектродной вставки приводит к некоторому повышению напряжения разряда. Умножение обеих частей (4.8) на комплекс I/G дает
Диапазоны изменения параметров указаны выше. Эти формулы показывают, что удельная мощность N / G в геометрически подобных разрядных камерах растет с увеличением тока, давления, диаметра РК и уменьшением расхода газа. На рис. 4.7 приведен обобщенный график для мощности РК с охлаждаемой межэлектродной вставкой, где
Безразмерную линейную плотность потока тепла через стенку межэлектродной вставки РК определим как q/IEx. Здесь Ек - значение напряженности электрического поля на предельном участке РК
Данная формула описывает опытные данные с погрешностью ± 8% в диапазоне изменения параметров р = (2,4-8)-103 Па, G = (6,5-26)-10-5 кг-с \ d = (13-23)-10-3м, = (4-6)-10-2 м и 7 = 0,05 -0,2 А.
Как было показано в обзоре, в соответствии с [15, 16, 21] величина Ez /р для разрядов без потока газа при I = const является функцией pd. Как Видно из (4.31), и в ТРП при I = const, G = const величина Е /р также является функцией pd. На рис. 4.12 показано сравнение известных, опытных данных с полученными результатами.
Как видно, закономерность зависимостей Е2 /р от pd в ТРП и разряде без потока газа качественно одинаковы. Из рис. 4.12 следует, что Ez/р уменьшается с
1. Разработан и изготовлен экспериментальный стенд для исследования тепловых и энергетических характеристик тлеющего разряда в потоке газа.
2. Экспериментально определены мощность разряда, вольтамперные характеристики разряда, распределения температуры газа в положительном столбе и теплового потока через стенку разрядной камеры, распределения потенциала и напряженности электрического поля в разрядной камере и потери тепла через электроды при токах 0,03 - 0,3 А, давлениях 2,4 - 11,6 кПа, расходах воздуха 4,5 10"5 - 2,6 10"4 кг с"1, диаметрах разрядной камеры 9 10"3 - 2,3 10"2 м, расстояниях между электродами 1,7 10"2-7 10 2м.
3. Получены эмпирические формулы для расчета потерь тепла через катодный и анодный узлы разрядной камеры. Показано, что потери тепла через электроды увеличиваются с повышением давления и ростом тока. Зависимость потерь от тока является линейной. Потеря тепла через катод в исследованном диапазоне параметров от расхода газа существенно не зависит, потеря тепла через анод несколько уменьшаются с увеличением расхода газа. Установлено, что значительная часть мощности, выделяемой в катодной части разряда, превращается в тепло и теряется через катод.
4. Составлен энергетический баланс разрядной камеры. Показано, что доля энергетических потерь через анод составляет -10-12% от мощности разряда. Доля потерь через катод составляет 25-30%. Относительная потеря тепла через межэлектродную вставку от тока разряда зависит очень слабо и составляет 24-27%. На увеличение внутренней энергии газа затрачивается -27-40% мощности разряда.
5. Выявлено существенное влияние областей вблизи электродов разрядной камеры на устойчивость разряда. При давлениях 104 Па в области у катода заметно усиливается свечение и возникают низкочастотные случайные пульсации напряжения и тока разряда
