Детонационно-электрический эффект — явление образования электродвижущей силы между двумя проводниками, размещёнными в направлении фронта детонационной волны частично ионизированного газа детонационного горения топливовоздушной смеси.
Схема реализации детонационно-электрического эффекта представлена на рис. № 8.8.1.
Рис. № 8.8.1. Схема реализации детонационно-электрического эффекта.
Рассмотрим сначала детонационное горение. Детонация – самый эффективный способ прямого превращения вещества в энергию и использования полученной энергии по назначению, который позволяет повысить КПД технологических устройств (горелок, двигателей, реакторов и т.п.).
При детонации химическая реакция окисления горючего протекает при более высоких значениях температуры и давления за сильной ударной волной, бегущей с высокой сверхзвуковой скоростью. Мощность тепловыделения в детонационном фронте на несколько порядка выше дефлаграционного фронта (классического медленного горения). Кроме того, в отличие от продуктов медленного горения, продукты детонации обладают огромной кинетической энергией.
Это связано с тем, что детонация в атмосферу от одного источника детонационного горения представляет собой взрыв, в котором взрывная волна распространяется со скоростью 2000-3000 м/с, а температура горения достигает 3000-4000 °С.
А теперь рассмотрим, что из себя представляет источник электрической энергии в широком смысле слова? Это источник упорядоченного непрерывного или периодического движения носителей электрического заряда. Применительно к нашему случаю такими носителями в газах являются ионы и электроны. При этом необходимо отметить, что газ в нормальном состоянии не является проводником. Его нужно каким-либо образом ионизировать, например, термически.
В идеале, нужно иметь плазменное состояние вещества, в котором плотности положительных и отрицательных зарядов практически одинаковы и которая является лучшим проводником. Для создания полностью плазменного состояния газа нужны сверхвысокие температуры, которые практически не достижимы для нас.
На практике термическая ионизация газа начинается уже при температурах около 2000 С.
А теперь обратим внимание на заявленные выше энергетические характеристики детонационного горения. Детонация в атмосферу от одного источника детонационного горения представляет собой взрыв, в котором взрывная волна распространяется со скоростью 2000-3000 м/с, а температура горения достигает 3000-4000 °С.
Таким образом можно представить волну детонационного горения как частично ионизированный газ, который является источник упорядоченного периодического движения носителей электрического заряда в заявленном случае. Значит детонационно-электрический эффект — явление образования электродвижущей силы между двумя проводниками, размещёнными в направлении фронта детонационной волны частично ионизированного газа детонационного горения топливовоздушной смеси.
ЭКСПЕРИМЕНТ:
Рис. № 8.8.2. Практическая реализация детонационно-электрического эффекта, его энергетика.
В эксперименте, см. рис. № 8.8.2 использовалась стальная труба внутренним диаметром 28 мм и длинной 0,3 м. Объём 0,14 литра. Топливовоздушная смесь формировалась классической газовой горелкой. Детонация топливовоздушной смеси осуществлялась пьезо-поджогом горелки. Электроды использовались различные – стальная, алюминиевая, медная спицы, спирали и т.п. Максимальный эффект приблизительно 0,07 литра горючего газа генерируют 0,1 вольта на электроде.
ПРИМЕНЕНИЕ:
- Датчик скорости детонационной волны.
- Датчик температуры детонационной волны.
- Датчик степени ионизации продуктов детонационного горения.
- Детонационно-электрический генератор.