Генератор неравновесной плазмы

Авторы патента:

A23L3 - Консервирование и предотвращение от порчи пищевых продуктов вообще, например пастеризация, стерилизация, специально предназначенные для пищевых продуктов (предохранение от порчи муки или хлеба A21D; способы, специально предназначенные для особых видов пищевых продуктов, см. в соответствующих группах для пищевых продуктов, отнесенных к классу A23; консервирование пищевых продуктов в процессе упаковки B65B 55/00; предотвращение от порчи алкогольных напитков C12H)

Предлагаемая полезная модель относится к областям промышленности, в которых возможно применение неравновесной плазмы для проведения различных технологических операций синтеза веществ или для создания эффективных источников излучения, заряженных ионов или радикалов.

Техническим результатом, на достижение которого направлена данная полезная модель, является создание генератора неравновесной плазмы с высоким удельным энерговкладом, в котором реализовано создание однородного быстрого потока пленки жидкости вдоль поверхности, с обеспечением устойчивости электрического разряда, обладающего распределенной отрицательной обратной связью.

Технический результат достигается тем, что предложен генератор неравновесной плазмы, отличающийся тем, что выполнен с возможностью обеспечения высокого удельного энерговклада, посредством организации, по крайней мере, по одному из электродов, быстрого пленочного потока проводящей жидкости со стороны, обращенной к области разряда, с возможностью формирования быстрого пленочного потока проводящей жидкости за счет центробежных сил на внутренней поверхности внешнего цилиндра коаксиальной газоразрядной камеры, с возможностью образования между внешним и внутренним электродами плазмы, с возможностью создания однородного быстрого потока пленки жидкости вдоль поверхности, с обеспечением устойчивости электрического разряда, обладающего распределенной отрицательной обратной связью, с использованием быстро текущей вдоль поверхности электрода пленки проводящей жидкости, с возможностью ослабления скачка тока путем усиления испарения жидкости, обеспечивающей уменьшение скорости размножения носителей заряда без ограничения на величину суммарного протекающего тока проводимости.

Предложенная полезная модель промышленно применима и позволяет решать проблему разработки дешевых устройств по созданию стабильных источников неравновесной плазмы при высоком давлении, с высокими удельными энерговкладами.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Актуальной проблемой является создание генератора неравновесной плазмы с высоким удельным энерговкладом, с помощью создания быстрого пленочного потока проводящей жидкости или с использованием дополнительного механизма формирования потока проводящей жидкости внутри газоразрядной камеры, с использованием ферромагнитных наночастиц.

Известно, например, «Устройство и способ получения коротковолнового излучения из плазмы газового разряда» [1], в котором решалась задача ввода высокой плотности энергии в плазму для создания интенсивного источника коротковолнового излучения. Для этой цели предложено использовать осесимметричное расположение электродов с разделяющей их диафрагмой с осевым отверстием, что позволяло создать высокую концентрацию электрического поля в центре осевого отверстия в диафрагме, также использовался интенсивный коаксиальный предионизатор, расположенный в центре высоковольтного электрода и выполненный на основе скользящего разряда.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является пленкообразующее устройство [2], в котором описано создание однородного быстрого потока пленки жидкости вдоль поверхности.

Однако приведенные выше аналоги не решают вышеуказанных проблем.

РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Технический результат достигается тем, что предложен:

1. Генератор неравновесной плазмы, отличающийся тем, что выполнен с возможностью обеспечения высокого удельного энерговклада, посредством организации, по крайней мере, по одному из электродов, быстрого пленочного потока проводящей жидкости со стороны, обращенной к области разряда, с возможностью формирования быстрого пленочного потока проводящей жидкости за счет центробежных сил на внутренней поверхности внешнего цилиндра коаксиальной газоразрядной камеры, с возможностью образования между внешним и внутренним электродами плазмы, с возможностью создания однородного быстрого потока пленки жидкости вдоль поверхности, с обеспечением устойчивости электрического разряда, обладающего распределенной отрицательной обратной связью, с использованием быстро текущей вдоль поверхности электрода пленки проводящей жидкости, с возможностью ослабления скачка тока путем усиления испарения жидкости, обеспечивающей уменьшение скорости размножения носителей заряда без ограничения на величину суммарного протекающего тока проводимости.

Устройство для создания неравновесной плазмы отличается от известных тем, что оно позволяет реализовать высокие удельные энерговклады. Устройство выполнено с возможностью организации, по крайней мере, по одному из электродов 1 и 2, быстрого пленочного потока проводящей жидкости 3 со стороны, обращенной к области разряда. Формирование быстрого пленочного потока проводящей жидкости 3 происходит за счет центробежных сил на внутренней поверхности внешнего цилиндра 1 коаксиальной газоразрядной камеры 4. В генераторе неравновесной плазмы используют возможность организации электрического разряда с распределенной отрицательной обратной связью по току и одновременно с защитой электродов плазменного генератора от воздействия плазмы и для снятия высоких тепловых потоков, возникающих в местах ввода высоких плотностей энергии. Реализован предлагаемый генератор с использованием быстро текущей вдоль поверхности электрода пленки проводящей жидкости. Возникновение локального скачка тока в этом случае ослабляется за счет усиления испарения жидкости в данной точке и, вследствие этого, уменьшения скорости размножения носителей заряда. Жесткого ограничения на величину среднего протекающего тока проводимости при этом не возникает.

Схема организации электрического разряда через быстро протекающую пленку жидкости представлена на Фиг.1, где по одному электроду 2 из электродов 1 и 2 быстро протекает пленка проводящей жидкости 3 толщиной 0,5-1 см. Для достижения больших энерговкладов требуется высокая однородность жидкой пленки.

Схема предлагаемого устройства реализована на основе цилиндрического плазменного реактора, представленного на Фиг.2, где позиции Фиг.2 пронумерованы следующим образом:

1 - электрод внешний

2 - электрод внутренний

3 - пленка проводящей жидкости

4 - камера газоразрядная

5 - формирователь вихревого потока жидкости.

В генератор неравновесной плазмы подают пленку проводящей жидкости 3 из формирователя вихревого потока жидкости 5.

В основу предложенной полезной модели положено пленкообразующее устройство, в котором реализовано создание однородного быстрого потока пленки жидкости вдоль поверхности, обеспечивающего устойчивость электрического разряда, обладающего распределенной отрицательной обратной связью, но в отличие от барьерного разряда, имеющего дело с токами проводимости. Удалось реализовать такое решение с использованием быстро текущей вдоль поверхности электрода пленки проводящей жидкости. Возникновение локального скачка тока в этом случае ослабляется за счет усиления испарения жидкости в данной точке и, вследствие этого, уменьшения скорости размножения носителей заряда, при этом жесткого ограничения на величину суммарного протекающего тока проводимости не возникает.

Генератор работает следующим образом. Однородный поток жидкости, движущейся по спирали, надежно покрывает внутреннюю полость внешнего цилиндра - электрода. Между внешним 1 и внутренним 2 электродами зажигается плазма со средними удельными энерговкладами, например, до 10 кВт/см³, что на два порядка превышает величины, достигнутые в других видах разряда. Плазма однородно заполняет коаксиальный промежуток между электродами. Особо нужно подчеркнуть наличие высокой неравновесности в полученной плазме: вблизи водяной пленки температура нейтральной компоненты не превышает, например, 100°С, в то время как температура электронов достигает, например, 10000-50000°С. При указанной плотности энерговклада высокая плотность радикалов приводит к интенсивному протеканию неравновесных реакций. Предлагаемое устройство может найти применение для обработки различных растворов, суспензий и пульп.

Достигнут технический результат созданием генератора неравновесной плазмы с высоким удельным энерговкладом за счет формирования быстрого пленочного потока проводящей жидкости, в генераторе реализовано создание однородного быстрого потока пленки жидкости вдоль поверхности, обеспечена устойчивость электрического разряда, обладающего распределенной отрицательной обратной связью.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Предложенный генератор неравновесной плазмы с высоким удельным энерговкладом, с использованием быстрого пленочного потока проводящей жидкости, может найти применение для обработки различных растворов, суспензий и пульп. Устройство промышленно применимо для нужд науки и промышленности для проведения различных технологических операций синтеза веществ или для создания эффективных источников излучения, для получения интенсивных потоков заряженных ионов или радикалов. Предложенная полезная модель позволяет решать проблему разработки дешевых устройств по созданию стабильных источников неравновесной плазмы при высоком давлении, с высокими удельными энерговкладами.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Патент РФ 2252496 (заявка 2002120301), H05G 2/00, Публикации: 2005.05.20.

2. Патент РФ 79384, A23L 3/00 (2006.01), Публикация 2009.01.10.

Генератор неравновесной плазмы, отличающийся тем, что выполнен с возможностью обеспечения высокого удельного энерговклада посредством организации, по крайней мере, по одному из электродов быстрого пленочного потока проводящей жидкости со стороны, обращенной к области разряда, с возможностью формирования быстрого пленочного потока проводящей жидкости за счет центробежных сил на внутренней поверхности внешнего цилиндра коаксиальной газоразрядной камеры, с возможностью образования между внешним и внутренним электродами плазмы, с возможностью создания однородного быстрого потока пленки жидкости вдоль поверхности, с обеспечением устойчивости электрического разряда, обладающего распределенной отрицательной обратной связью, с использованием быстротекущей вдоль поверхности электрода пленки проводящей жидкости, с возможностью ослабления скачка тока путем усиления испарения жидкости, обеспечивающей уменьшение скорости размножения носителей заряда без ограничения на величину суммарного протекающего тока проводимости.