ЕЛЕКТРИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ АТМОСФЕРНОГО ПОВІТРЯ, ЩО ВПЛИВАЮТЬ НА ЕФЕКТИВНІСТЬ ФУНКЦІОНУВАННЯ СУДНОВОЇ ЕНЕРГЕТИЧНОЇ УСТАНОВКИ - Наукові конференції
Головна
UA PL EN

Вас вітає Інтернет конференція!

Вітаємо на нашому сайті

Рік заснування видання - 2011

ЕЛЕКТРИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ АТМОСФЕРНОГО ПОВІТРЯ, ЩО ВПЛИВАЮТЬ НА ЕФЕКТИВНІСТЬ ФУНКЦІОНУВАННЯ СУДНОВОЇ ЕНЕРГЕТИЧНОЇ УСТАНОВКИ

17.09.2025 21:32

[3. Технічні науки]

Автор: Корбан В.Х., доцент, кафедра технічної експлуатації флоту, Національний університет «Одеська Морська Академія», м.Одеса; Мусихін І.Е., магістрант, кафедра технічної експлуатації флоту, Національний університет «Одеська Морська Академія», м.Одеса


Атмосферне повітря має електричні заряди обох знаків (позитивні й негативні іони), що перебувають у динамічній рівновазі завдяки руху повітря над підстилаючою поверхнею (ґрунт або морська вода), а також у ньому містяться водяні краплини радіусом r з електричним зарядом q, на які діє електричне поле напруженістю Е0, спрямоване від низу до верху [1]. Розподіл електричних зарядів у поляризованій краплі водяної пари атмосферного повітря, яка надходить до циліндрів суднового дизеля за умови припущення, що її заряд негативний, надано на рис.1:




Рис.1 - Розподіл зарядів у поляризованій краплі водяної пари атмосферного повітря

Положення лінії, що розділяє позитивно і негативно заряджені області, визначається значенням широти θ, яка знаходиться з умови рівності нулю складової результуючого електричного поля:




де E0  – електричне поле, у якому знаходиться крапля; θ – значення широти, що розділяє негативні і позитивні заряди у краплі водяної пари атмосферного повітря;q – заряд краплі;  r – радіус крапі водяної пари у атмосферному повітрі.

Перший член у формулі (1) дає проекцію напруженості зовнішнього електричного поля в напрямку, другий - кулонове поле. До верхньої частини краплі тече струм негативних іонів:




а до нижньої частини краплі тече струм позитивних іонів:




У стаціонарному стані, за відсутності вітрових переміщень атмосферного повітря, заряд  q0   краплі водяної пари і тому ці струми мають дорівнювати і бути протилежними один одному, тобто:




тоді  




При різних провідностях вираз у квадратних дужках має дорівнювати нулю, звідки:








При λ+ > λ- - рівноважний заряд позитивний. Величина рівноважного індукційного заряду пропорційна квадрату радіуса краплі водяної пари в атмосферному повітрі, що надходить у циліндри суднової енергетичної установки (СЕУ). Напрямок поля для нерухомої краплі не відіграє ролі. У разі нестаціонарного стану атмосферного повітря зміну заряду краплі можна визначити з умови:




де λ=λ++λ- - електропровідність атмосферного повітря, що надходить у циліндри СЕУ. 

Якщо в початковий момент q=0, то розв'язок рівняння (8) подається у вигляді: 




де  q0  -  кінцевий заряд краплі водяної пари в атмосферному повітрі. 

Для часу електричної релаксації, що входить у формулу (9) час релаксації буде  ,  або у загальному випадку . Вважаючи  та ,  отримаємо  .

Для позитивних іонів, що піднімаються (Рис.1), збільшення швидкості відносного руху не призводить до істотної зміни їхнього захоплення краплями водяної пари, тому що під час збільшення відносної швидкості збільшується й обтікання краплі іонами разом з атмосферним повітрям, у якому перебувають краплі водяної пари. Для негативних іонів, що рухаються в тому самому напрямку, як і краплі водяної пари, відбувається захоплення іонів залежно від швидкості відносно руху. У разі більш швидкого руху крапель, негативні іони зустрічаються з негативно зарядженою частиною поверхні краплі та відштовхуються нею. Навколо краплі утворюється «мертвий простір», вільний від негативних іонів. У результаті крапля буде заряджатися позитивно. Якщо негативні іони обганяють краплю, то захоплення їх відбувається, але область захоплення наближається до півсфери лише для крапель водяної пари, що дуже повільно рухаються. Для негативно зарядженої краплі позитивно заряджена частина поверхні зменшується і переважне захоплення позитивних іонів в об'ємі атмосферного повітря посилюється.

Для позитивно зарядженої краплі «мертва зона» для негативних іонів розривається і захоплення позитивних іонів послаблюється. При зворотному напрямку електричного поля рух крапель сприяє захопленню негативних іонів. Процес перезарядки крапель водяної пари в атмосферному повітрі, що надходить у циліндри СЕУ має велике значення для формування електричного розряду в циліндрі СЕУ для підпалу паливної суміші наприкінці такту стиснення. Гази стають провідниками електричного струму, якщо вони іонізовані, тобто в них є вільні електрони, а також позитивні й негативні іони. Провідність, за якої заряджені частинки, розігнані електричним полем, під час зіткнення з нейтральними молекулами газу, іонізують їх. Найменша необхідна для іонізації атома або молекули різниця потенціалів поля, що прискорює електрон, називається потенціалом іонізації Vi даного атома або молекули. Енергія електрона, що пройшов цю різницю потенціалів, називається енергією іонізації  Wi = e Vi , де  е – заряд електрона.  Відбувається самостійний іскровий розряд у циліндрі дизеля за певного тиску і температури в ньому, що підпалює паливно-повітряну суміш. Під час стиснення поршнем у циліндрі атмосферного повітря, воно стає провідником електричного струму, бо частина атомів або молекул атмосферного газу перетворюється на заряджені іони. Нагрівання атмосферного повітря, що складається з різних газів, робить його провідником електричного струму, тому що частина атомів або молекул газу перетворюється на заряджені іони. Для відриву електрона від атома необхідно здійснити роботу проти сил кулонівського тяжіння між позитивно зарядженим ядром і негативними електронами. Процес відриву електрона від атома і є іонізація атома. Мінімальна енергія, яку необхідно затратити для відриву електрона від атома або молекули є енергія зв'язку. Електрон може бути відірваний від атома також під час зіткнення двох атомів, якщо їхня кінетична енергія перевищує енергію зв'язку електрона. Кінетична енергія теплового руху атомів за певного тиску і температури в циліндрі СЕУ, за яких число зіткнень атомів або молекул велике і супроводжується іонізацією. Під час цього процесу виникають вільні електрони і позитивні іони, які утворюють термічну іонізацію.

Література

1. Поліщук Є.С. Метрологія та вимірювальна техніка: Підручник / Є.С. Поліщук. М.М. Дорожовець, В.О. Яцук та інш.; За ред. проф. Є.С. Поліщука. – Львів: Видавництво «Бескит  Біт», - 2003. - 544с. 



Creative Commons Attribution Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License
допомога Знайшли помилку? Виділіть помилковий текст мишкою і натисніть Ctrl + Enter

Інші наукові праці даної секції

Конференції

Конференції 2025

Конференції 2024

Конференції 2023

Конференції 2022

Конференції 2021



Міжнародна інтернет-конференція з економіки, інформаційних систем і технологій, психології та педагогіки

Наукова спільнота - інтернет конференції

:: LEX-LINE :: Юридична лінія

Інформаційне суспільство: технологічні, економічні та технічні аспекти становлення