Электрогидравлический эффект и его применение в сельскохозяйственном производстве

Цель работы: Изучить принцип работы и исследовать основные электрические параметры установки.

1. Общие сведения

Электрогидравлический эффект наблюдается при высоковольтном импульсном электрическом разряде в токопроводящей жидкости и наиболее широкое его применение связано с использованием в качестве такой жидкости воды. Электрогидравлический эффект иногда в литературе называют эффектом Юткина - по имени известного советское изобретателя ЛА. Юткина, автора свыше 140 изобретений в этой области, многие из которых внедрены в народном хозяйстве. При высоковольтном разряде в токопроводящей жидкости между электродами находящимися в жидкости проходит импульс тока и соответствии с законом Джоуля-Ленца выделяется теплота, величина которой может бы вычислена как:

(1)

где А – работа совершаемая электрическим током, Дж;

Q – количество теплоты выделяемой в воде (либо другой токоповодящей жидкости), Дж;

I – максимальная величина импульсного тока. А;

U – напряжение между электродами, В;

R – сопротивление промежутка между электродами в воде, Ом;

τ – время разряда,

В результате нагрева жидкости находящейся между электродами образуется парогазовая область, а насколько жидкость практически несжимаема и процесс протекает в короткий промежуток времени (до десятков микросекунд), то образуется ударная волна, мощность которой будет пропорциональна энергии, затраченной в накопительном конденсаторе.

Электрогидравлический эффект (ЭГЭ) в последние годы нашёл широкое применение в промышленности и сельскохозяйственном производстве. Основные из них:

1. Дробление валунов различных размеров с целью дальнейшего их удаления с полей.

2. Очистка сточных вод.

3. Обработка воды для полива с/х культур.

4. Производство удобрений из почвы.

5. Обработка семян в растворах микроэлементов.

1. Обработка воды с целью последующего её использования в теплообменной аппаратуре.

2. Применение ЭГЭ для целей предупреждения отложений в теплообменой аппаратуре и противооблединительных системах на кораблях и самолетах.

3. Смешивание несмешивающих жидкостей типа бензин-вода с последующим использованием импульсы в тракторах и автомашинах.

4. Применение в кормопроизводстве и обработке хлореллы для дробления клеток повышения усвояемости кормов животными.

5. Использование ЭГЭ совместно с импульсными магнитными полями.

Установка состоит из генератора импульсного тока и камеры с водой, внутри которой помещается разрядник.

Генератор импульсного тока представлен на рисунке 1.

Он состоит из автотрансформатора АТ-1 (типа ЛАТР на 10 А), напряжением 220В, повышающего трансформатора ТР-2 (типа 1Т-1020, 220×10 кВ), диодов Д₁ - Д₃ (Д-1008), шунтирующих сопротивлений R_l - R₃ (100 кОм), зарядного сопротивления R₄ (мОм), накопительных конденсаторов C₁ - С₃ (0,5мкф × 8кВ) и воздушного разрядника Ф служащего для коммутации энергии при различных напряжениях.

Камера для создания электрогидравлического эффекта выполнена из прочной стали; и устанавливается на трех поддерживающих стержнях. Внутрь заливается вода и размещается разрядник РП, служащий для установки рабочего промежутка.

Рис 1. Принципиальная схема установки

Установка работает следующим образом. Напряжение 220В поступает на автотрансформатор ТV1 и далее на первичную обмотку повышающего трансформатора где во вторичной обмотке преобразуется в напряжение 10 кВ. Конденсаторы C1 - С3 заряжаются постоянным током через диоды VD1 – VD4 и зарядное сопротивление, напряжения порядка 5 кВ, точное значение которого определяется формирующим промежутком ФП воздушного разрядника. Разряд запасенной энергии в конденсатор осуществляется по цепи: верхняя обкладка конденсаторов C1 - С3, формирующий промежуток, рабочий промежуток в камере и нижняя обкладка конденсаторов C1-С3.