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Luminescence de liquides dans le canal diélectrique mince
Gertsenshtein SJ, A. Monks
Des études expérimentales préliminaires de flux faiblement conducteur liquide dans un phénomène canaux diélectriques minces découvert - l'émission de fluide [1,2]. La lueur peut être vu à l'oeil nu en plein jour. La description de ce phénomène dans la littérature russe, ainsi qu'en outre-mer, nous avons pas trouvé.
Dans cet article , nous présentons les résultats de l'étude de l' écoulement de fluide dans un canal d'un diamètre de 0,1 cm et 5 cm. le mouvement du fluide est donnée par la chute de pression, le nombre de Re ne dépasse pas 600.
Fig. 1. |
Nous avons considéré deux types de canaux composites avec différents matériaux le long de son axe (figure 1). Dans le premier mode de réalisation, la région initiale de la longueur de canal de 3 cm. Il a été fait de la marque Téflon F4MB et la partie d'extrémité de 2 cm. avec le même diamètre du verre organique. Polyacétal cette marque a une résistivité de 1 017 V / m, et le verre organique de 7 ordres de grandeur. Le liquide utilisé l' huile technique avec une viscosité de 75 cSt. |
Dans un deuxième mode de réalisation entre le PTFE et le verre organique laiton inséré insérer 2 mm d'épaisseur. avec le même diamètre. Dans les deux cas, les dimensions géométriques des canaux sont les mêmes. Manche avec ces données est la première partie du tuyau où le profil de vitesse est formé à partir d'un rectangle à une parabole. Ici vient le plat principal du noyau d'accélération et une baisse significative de la pression [3]. La recherche pour le premier type de canal (sans insert en laiton) a montré la présence de liquide tronçon de frontière de matériaux diélectriques de luminescence dans la direction d'écoulement à une vitesse d'environ 15 m / s (figure 2). Ici, (1) - le canal de Teflon, (2) - la poursuite du canal en verre organique (3) - une zone à la frontière des diélectriques glow liquides. Le liquide se déplace vers le haut. |
Fig. 2 liquide lueur dans le canal composite téflon-plexiglass |
Avec l'augmentation de débit, émission région augmente. Lors de l' enregistrement lueur photomultiplicateur, le définir comme séparés un flashes discrets avec une fréquence de 50 kHz, accompagnés par des perturbations électromagnétiques dans la radio. Il y a une bonne corrélation pour les éclairs de temps la lumière avec les interférences électromagnétiques. Avec une forte augmentation du débit, la luminosité et augmente.
glow motif lié à l'électrification de la paroi du canal et le fluide. Dans la première section du canal sur une longueur de 5-10 jauges vient le plat principal du noyau de la dispersion et de la chute de pression. Cela conduit à des bulles de gaz bouillant fines dissoutes dans le liquide et la formation de la charge sur la paroi du canal et le fluide. Une seconde charge du facteur d'éducation sur le mur est une manifestation des propriétés électriques du matériau de canal. Téflon (polytétrafluoroéthylène (CF2 - CF2) n) est un bon isolant, la fonction de travail électronique du delta (eφ) = 10,1 eV. Cette option est souvent déterminée par l'apparition d'un courant de matériau à émission de surface à une certaine valeur du champ électrique (effet Schottky).
Δ (eφ) = e 3 E 1/2
Pour PTFE Ecr = 7 * 108 V / cm. Polyacétal de nombreux matériaux contenant du fluor est grande affinité électronique. Ceci est la valeur la plus élevée dans le électronégativité du fluor. Il convient de noter, et cela non seulement Téflon est un matériau hydrophobe, mais également oléophobes. Dans ce cas, dans la partie initiale de la part relative de glissement des parois de canal de liquide canal peut se produire [4].
Fig. 3. La lueur d'un liquide dans un canal pour la bague en laiton. |
Lorsque l'écoulement de fluide est formé avec une double couche électrique sur le potentiel négatif et positif de la paroi du canal dans un liquide. À un taux de 15 m de débit / s sa force est encore faible pour l'émergence de l'émission de champ sur la paroi du canal de Teflon, mais est suffisante pour l'apparition de l'émission sur les parois des canaux en verre organique. En conséquence, le courant d'émission excite les molécules du liquide à un rayonnement des derniers rayons de lumière sous la forme du rayonnement observé .. Dans les expériences avec plaçant des inserts en laiton entre le PTFE et le plexiglas, et la luminescence a été observée. Comme dans le premier mode de réalisation, un canal est formé, et une double couche électrique à la paroi de la résine fluorée. Son intensité augmente avec l'augmentation du débit. Comme on le sait, la fonction de travail des électrons dans le métal est très inférieure à celle du diélectrique et sont plus intenses que la luminescence dans le canal sans insert métallique à la même vitesse de 15 m / s de débit. (Fig. 3). Ici, (1) - le canal de Teflon, (2) - bague en laiton (3) - la zone de la bague en laiton liquide de préchauffage (4) - la poursuite du canal du verre organique. Le liquide se déplace vers le haut. La zone la plus frappante de la lueur vu sur la bague en laiton, où l'émission de champ d'électrons et l'excitation des molécules du liquide. En aval des molécules liquides recombinent, qui est observée comme une luminescence bleuâtre. |
luminescente intense dans le canal conduit à une augmentation de la température du fluide. Les mesures ont montré que la température du liquide à la sortie du canal est augmentée de 10 degrés. Procédé d'émission de champ est caractérisé non seulement par chauffage de la surface du canal de liquide, mais aussi la destruction des parois des canaux en raison du mouvement des ions positifs celle-ci. Défaillance se produit lorsque le bord de canal, et une paroi en plexiglas (figure 4 a., B)
Fig. 4 et |
Fig. 4 b |
canal Butt avant l'expérience et après 30 min.
Inscrivez-lueur photomultiplicateur a montré que l'émission d'un clignotement se produit à une pression constante. Cependant, l'intensité d'émission augmente avec la vitesse de pulsations rapides.
Fig. 5. Le Waveform d'intensité d'émission (3), électromagnétique |
Fig. La figure 5 montre la forme d' onde de l' intensité de luminescence (3), fond électromagnétique (2) sous pression change quasi-statique (1) devant le bord avant du canal. Il existe une bonne corrélation entre le flash d'interférences lumineuses et électromagnétiques. Au cours des études expérimentales et a constaté que la conductivité électrique du fluide affecte sensiblement l'électrification et, respectivement, l'intensité de la luminescence. Des résultats similaires ont été obtenus dans les calculs [5]. |
Un court métrage sur la luminescence d'un liquide dans un canal diélectrique avec insert en laiton peut être consulté ici.
Ainsi, selon une étude pilote faiblement conducteur l'écoulement du fluide dans le canal c des propriétés physiques variables, a découvert un nouveau phénomène - la lueur de liquide. Les régions avec champ électrique élevé. Il est montré que la luminescence se présente à l'interface modifie les propriétés électriques du matériau et du canal est une conséquence de la fluorescence du liquide. Glow a un caractère discret et est accompagné par des interférences électromagnétiques.
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Monks AA Electrification dans l'écoulement du fluide diélectrique dans le canal diélectrique .// Résumés de la Conférence internationale «problèmes non linéaires de la théorie de la stabilité et de la turbulence hydrodynamique." 26 de Février Mars., 2006 Mosk. Str. pension Bureau administratif du Président de la Fédération de Russie "Forêt a donné". Université d'Etat de Moscou. M:. MGU, 2006.s.76.
G. Schlichting. La théorie de la couche limite. Maison d'édition "Nauka", M. 1974.
SM Dammer et D. Lohse, Phys. Rev. Lett. 96, 206101 (2006).
Pankrat'eva IL, Polyansky VA La formation de forts champs électriques dans l'écoulement de fluide dans des canaux étroits // Rapports de l'Académie russe des sciences. 2005. T.403. №5. Pp 619-622.
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Auteur: SJ Gertsenshtein, A. Monks
Institut de Mécanique, Université d' Etat de Moscou.
MV
Lomonosov Moscow State University, Moscou
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Date de publication 30.11.2006gg
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