Исследование и оптимизация тепломассообмена в технологических плазменных потоках тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.08, доктор технических наук Гуцол, Александр Федорович

• Гуцол, Александр Федорович
• доктор технических наук
• 2000

Оглавление диссертации доктор технических наук Гуцол, Александр Федорович

Введение.

Глава 1. Сверхвысокочастотный разряд в сверхзвуковых потоках молекулярных газов.

Глава 2. Плазмохимические процессы в СВЧ разряде в сверхзвуковом потоке паров воды.

Глава 3. Образование частиц различной формы при распылительном пиролизе растворов.

Глава 4. Сферические пустотелые частицы в процессе газотермического напыления.

Глава 5. Плазмохимические процессы переработки фторидных растворов.

Глава 6. Газодинамические методы стабилизации плазмы.

Глава 7. Возвратно-вихревой метод пространственной изоляции и стабилизации высокотемпературных и реагирующих систем.

7.1. Возвратно-вихревая стабилизация СВЧ плазмы.

7.2. Возвратно-вихревая стабилизация газового пламени.

7.3. Возвратно-вихревая стабилизация ВЧИ плазмы.

7.3.1. Моделирование ВЧИ плазмотронов. Обзор.

7.3.2. Моделирование ВЧИ плазмотрона. Отработка методики.

7.3.3. Возвратно-вихревой ВЧИ плазмотрон. Предварительное изучение.

7.3.4. Возвратно-вихревой ВЧИ плазмотрон. Сравнение с прямоточно-вихревым. Калориметрирование и численное моделирование.

7.4. Актуальные задачи, связанные с возвратно-вихревыми потоками.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и оптимизация тепломассообмена в технологических плазменных потоках»

Актуальность работы.

Развитие химии высоких температур, традиционно относившейся к металлургии, и создание техники генерации плазмы привело в XX веке к появлению плазмохимии. Основным инструментом плазмохимии и плазменной технологии являются плазменные потоки. Проблема тепломассообмена, понимаемого в самом широком плане с учетом возможных химических и фазовых превращений, является ключевой для большинства применений низкотемпературной плазмы. Эта проблема находится на стыке таких наук как теплофизика, аэродинамика, физика и химия плазмы.

Использование плазмы в технологических процессах с целью селективной или общей интенсификации протекающих процессов обусловлено, в первую очередь, высокой энергией частиц плазмы - атомов, молекул, электронов, положительных и отрицательных ионов. Этим же обусловлена и высокая энергетическая стоимость плазменных процессов. Поэтому расширение области применения плазмы требует повышения эффективности использования запасенной в плазме энергии, то есть оптимизации процессов тепломассопереноса в плазменных системах. В той или иной степени вопросы тепломассопереноса обсуждаются почти во всех работах, посвященных использованию плазмы, как статьях, так и монографиях (см. например [1 - 17]).

Для низкотемпературной плазмы, которая на сегодняшний день представляет наибольший технологический интерес, существуют два способа описания: описание элементарных процессов, протекающих в самой плазме и на ее границах (см. например [7, 9, 16, 18 - 21]), и описание плазмы как сплошной среды. Описание плазмы как сплошной среды осуществляется с помощью уравнений магнитогидродинамики (см. например в [22]). Однако, так же как для чисто газодинамических задач, для плазменных систем точное решение этих уравнений может быть найдено лишь в исключительных случаях. В то же время, для эффективного использования плазмы часто приходится использовать сложные течения, аналитическое описание и даже численный расчет которых, по крайней мере, на сегодняшний день, являются проблематичными. Поэтому представляется актуальным физическое осмысление и описание основных особенностей течений, применяемых в плазменных процессах, и в первую очередь тех особенностей, которые могут играть заметную роль в процессах тепломассообмена.

Интенсификация плазмохимических процессов, таких как получение газообразных энергоносителей, подразумевает повышение скоростей потоков в системе [7]. Актуальные вопросы, возникающие при этом, связаны, с одной стороны, с воздействием энерговыделения в высокоскоростных потоках на характеристики этих потоков, а с другой стороны, с влиянием высокой скорости течения на характеристики электрических разрядов и с образованием дисперсной фазы внутри ускоряющихся за счет адиабатического расширения (и охлаждения) потоков.

Одной из наиболее обширных областей применения низкотемпературной плазмы является обработка дисперсных материалов, и в частности, распыленных растворов металлов (плазменный распылительный пиролиз) [8, 11 - 14]. При этом возникает множество вопросов, связанных с поведением капли раствора, попавшей в высокотемпературный поток. Часто ситуация бывает осложнена химическими реакциями как внутри или на поверхности капли (или частицы образующегося солевого остатка), так и в высокотемпературном газовом окружении. Особенно актуальным представляется изучение процессов протекающих при распылительном пиролизе фторидных растворов редких тугоплавких металлов, ибо, с одной стороны, плазменная переработка таких растворов перспективна из-за высокой цены получаемых продуктов, а, с другой стороны, экспериментальные сложности до сих пор не позволяли провести такого рода исследования.

Форме частиц, образующихся при распылительном пиролизе, до последнего времени уделялось недостаточное внимание, особенно в отечественной литературе. Работы [14, 23 - 26], в которых изучается форма таких частиц, являются скорее исключением, чем правилом. В то же время, эта форма весьма необычна для традиционных технологических применений, поэтому представляется актуальным поиск перспективных областей применения этих частиц. В частности, представлялось необходимым проверить предположение о перспективности использования полых сферических частиц, наиболее часто образующихся при распылительном пиролизе, для целей газотермического напыления.

При создании тепло- и массообменных аппаратов часто возникает проблема пространственной изоляции зоны взаимодействия от стенок аппаратов. Возникновение этой проблемы может быть связано, например, с высокой температурой плазмы, пламени и образующихся продуктов в плазмотронах или камерах сгорания, с высокой коррозионной активностью или высокой требуемой чистотой продуктов в химических реакторах. В течение длительного времени для пространственной изоляции плазмы используются вихревые течения [1,3, 10,. 27]. Автором диссертации было предложено использовать возвратно-вихревые течения, причем не только для изоляции плазмы, но также и для изоляции других высокотемпературных и реагирующих систем. Возвратно-вихревое течение реализуется в обычных пылеулавливающих циклонах и вихревых трубах [28 - 30], причем в вихревых трубах это течение изолирует в центральной части трубы холодный газ. Механизм работы вихревых труб не поддается прямому численному моделированию и до последнего времени оставался в значительной мере неясным. Поэтому для более успешного применения вихревой термоизоляции плазмы, и, в частности, предложенной автором возвратно-вихревой термоизоляции, представлялось необходимым внести ясность в вопрос работы вихревых труб. Необходимо было также всесторонне проверить утверждение о перспективности применения возвратно-вихревой термоизоляции.

Объект и предмет исследования.

Объектом исследования в диссертационной работе выступают потоки низкотемпературной плазмы и газа, применяемые в плазменных аппаратах и технологических процессах, а предметом исследования являются процессы тепломассообмена в этих потоках.

Цель работы - на основе изучения процессов тепломассообмена, протекающих в плазменных и газовых потоках, применяемых в технологических процессах, осуществить оптимизацию этих потоков, процессов и систем для их проведения.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Изучить взаимное влияние режима течения и СВЧ разряда при организации такого разряда в сверхзвуковых потоках молекулярных газов при поперечной потоку подаче СВЧ энергии.

2. Исследовать возможность стабилизации нестойких продуктов химических реакций на поверхности дисперсной фазы, образующейся при адиабатическом охлаждении ускоряющихся потоков.

3. Изучить процессы формообразования частиц при плазменном распылительном пиролизе растворов.

4. Исследовать химические процессы, протекающие при плазменном распылительном пиролизе фторидных растворов.

5. Определить влияние полостей в сферических частицах порошка на условия газотермического напыления.

6. Найти рациональное объяснение эффекту энергетического разделения потоков в вихревых трубах.

7. Исследовать эффективность применения возвратно-вихревой стабилизации для высокочастотной и сверхвысокочастотной плазмы и газового пламени.

Методы исследований. При выполнении диссертационной работы применялись как экспериментальные методы исследования (физические, химические и физико-химические), так и теоретические изыскания, а также математическое моделирование потоков в плазменных аппаратах.

Научная новизна. По мнению автора, новыми являются следующие результаты:

Экспериментально проверены различные способы стабилизации сверхзвукового режима течения при сверхкритическом энерговыделении в сверхвысокочастотном (СВЧ) электрическом разряде в потоках молекулярных газов. Показано, что за счет эффективного теплоотвода, замедленной колебательно-поступательной релаксации и проведения высокоэффективных эндоэргических химических реакций удельный энерговклад, приводящий к срыву сверхзвукового режима течения, может многократно превышать величину расчетного критического тепловыделения.

При изучении плазмохимических реакций в СВЧ разряде в сверхзвуковом потоке водяного пара экспериментально продемонстрирована возможность эффективной закалки нестойких продуктов химических реакций на поверхности дисперсной фазы, образующейся в результате адиабатического охлаждения газа, ускоряющегося до сверхзвуковых скоростей.

Показано, что при распылительном пиролизе возможен переход всех компонентов в газовую фазу с последующим протеканием газофазных химических реакций и образованием высокодисперсных твердых продуктов (оксидов металлов) в результате гомогенной конденсации.

Проведено изучение плазменного пиролиза фторидных растворов и показана перспективность одностадийной плазмохимической переработки фторидных растворов редких тугоплавких металлов с регенерацией фтористоводородной кислоты.

Показано, что преимущество использования для газотермического напыления порошков, состоящих из полых сферических частиц, заключается, в первую очередь, в возможности использования более крупных фракций порошков без потери качества покрытий.

Дано новое объяснение эффекта Ранка (эффекта температурного разделения газа в вихревых трубах), согласно которому этот эффект является следствием пространственного разделения в поле центробежных сил турбулентных объемов газа, обладающих различной тангенциальной скоростью и, соответственно, разной кинетической энергией.

Выдвинута идея изоляции высокотемпературных и реагирующих систем в возвратно-вихревых потоках. Высокая эффективность возвратно-вихревой изоляции и стабилизации для газопламенных систем, высокочастотных и сверхвысокочастотных плазмотронов подтверждена вычислительными и физическими экспериментами, что позволяет говорить о создании нового класса высокотемпературных тепломассообменных аппаратов.

Научная значимость.

Описанное взаимное влияние СВЧ разряда и сверхзвуковых потоков молекулярных газов имеет значение для дальнейшего развития физики газового разряда. Продемонстрированная возможность получения химически нестойких соединений в разрядных системах высокой удельной мощности и обнаруженный переход реакции распылительного пиролиза в газовую фазу расширяют систему научных представлений в химии высоких энергий. Выдвинутое объяснение эффекта Ранка и продемонстрированная эффективность возвратно-вихревой изоляции высокотемпературных и реагирующих систем формируют новый взгляд на газодинамику ограниченных вихревых потоков и тепломассообменные процессы в таких потоках.

Практическая ценность.

Продемонстрированная возможность создания неравновесных СВЧ разрядов в сверхзвуковых потоках молекулярных газов при поперечной подаче СВЧ мощности с сохранением сверхзвукового режима течения при сверхкритическом энерговыделении позволяет создавать аналогичные устройства высокой удельной мощности, которые могут использоваться для проведения плазмохимических реакций и создания активных сред газодинамических электроразрядных лазеров.

Фиксация нестойких продуктов химических реакций на поверхности дисперсной фазы, образующейся в результате адиабатического охлаждения газа, ускоряющегося до сверхзвуковых скоростей, может использоваться при синтезе различных термически нестабильных соединений.

Продемонстрирована возможность одностадийного плазмохимического получения из нитратного раствора порошка диоксида церия, обладающего высокими полирующими свойствами, а также пригодного для газотермического напыления.

Перевод реакции распылительного пиролиза в газовую фазу может использоваться для получения высокодисперсных порошков оксидов металлов и осаждения покрытий путем плазмохимической или газопламенной переработки растворов.

Созданы основы плазменной технологии переработки фторидных растворов с регенерацией фтористоводородной кислоты и с получением порошков оксидов редких тугоплавких металлов с контролируемым размером и морфологией частиц. Эта технология может быть использована в металлургии редких металлов.

Полые сферические частицы, являющиеся типичным продуктом распылительного пиролиза могут использоваться для газотермического напыления. Знания о влиянии влияние полостей в сферических частицах порошка на условия газотермического напыления могут послужить основой технологического регламента по применению таких порошков.

Разработан метод возвратно-вихревой изоляции высокотемпературных и реагирующих систем, который может использоваться для повышения энергетической эффективности и удешевления камер сгорания, плазмотронов, химических реакторов, металлургических печей.

Реализация результатов.

В соответствии с хозяйственным договором между ИХТРЭМС КНЦ РАН и Иртышским химико-металлургическим заводом (ИХМЗ, пос. Первомайский Восточно-Казахстанской обл.) на плазмохимической установке ИХТРЭМС в 1989 году были переработаны опытные партии ряда технологических растворов ИХМЗ. Поскольку полученные при этом диоксид церия (полировальный порошок) и пентаоксид ниобия удовлетворяли техническим условиям завода, было принято решение о расширении работ по плазмохимическому получению этих продуктов с перспективой строительства производственных установок на ИХМЗ. К сожалению, распад СССР и последовавшие за этим социально-экономические преобразования остановили осуществление этих планов.

В 1996 г. в Израиле на фирме L.G. Plasma Technologies Ltd. была введена в эксплуатацию плазмохимическая установка для получения опытных партий оксидных порошков из фторидных растворов ниобия и тантала. Получаемые на этой установке порошки использовались для газотермического напыления покрытий на детали химического оборудования, контактирующего с высокочистыми продуктами (гидрооксидами и оксидами ниобия и тантала).

Разработанный плазмохимический способ получения пентаоксидов ниобия и тантала предполагается использовать на проектирующейся линии переработки отходов производства монокристаллических пластин метаниобата и метатанталата лития на радиозаводе НИТИМР в г. Апатиты. На проектируемом предприятием РОСРЕДМЕТ (С.-Петербург) заводе редких металлов в пос. Ревда Мурманской обл. также планируется использование разработанных методов распылительного пирогидролиза фторидных реэкстрактов ниобия, тантала и титана.

Ведущее предприятие по проектированию стационарных турбин большой мощности АО «НПО ЦКТИ» (С.-Петербург) планирует использовать возвратно-вихревой метод стабилизации газового пламени при разработке камер сгорания газотурбинных установок для газокомпрессорных станций магистральных газопроводов.

Разработанный способ возвратно-вихревой стабилизации высокотемпературных и реагирующих систем впервые был использован в 1995 году для модернизации опытной СВЧ плазмохимической установки в ИХТРЭМС РАН, что позволило вдвое поднять ее производительность. Затем этот метод с успехом был применен для модернизации плазмотрона установки ВЧИ 11-60/1,76 Технологического Университета Тампере (Финляндия). Планируется провести аналогичную модернизацию ВЧИ плазмотронов на производственном предприятии ООО «Плазмас» (С.Петербург). Головной институт по разработке высокочастотной техники, ВНИИТВЧ им. В. П. Вологдина, предполагает разработать серийную конструкцию ВЧИ плазмотрона с возвратно-вихревой стабилизацией и организовать выпуск этих плазмотронов на опытном производстве. Особый интерес вызывает возможность создания аналитического маломощного ВЧИ плазмотрона с возвратно-вихревой стабилизацией разряда в высокочистом аргоне.

На защиту выносятся:

1. Результаты исследования взаимного влияние режима течения и СВЧ разряда при организации такого разряда в сверхзвуковых потоках молекулярных газов и поперечной потоку подаче СВЧ энергии.

2. Метод закалки нестойких продуктов химических реакций на поверхности дисперсной фазы, образующейся в результате адиабатического охлаждения газа, ускоряющегося до сверхзвуковых скоростей.

3. Способ получения высоко дисперсных порошков распылительным пиролизом растворов, осуществляемый за счет перевода всех компонентов процесса распылительного пиролиза в газовую фазу с последующим проведением газофазных химических реакций и формированием высокодисперсных твердых продуктов в результате гомогенной конденсации.

4. Основы одностадийной плазмохимической технологии переработки фторидных растворов редких тугоплавких металлов, позволяющей получать порошки оксидов с контролируемым размером и морфологией частиц и регенерировать фтористоводородную кислоту.

5. Обоснование преимуществ и рекомендации по использованию порошков, состоящих из полых сферических частиц, для газотермического напыления.

6. Новое объяснение эффекта Ранка.

7. Способ возвратно-вихревой изоляции и пространственной стабилизации высокотемпературных и реагирующих систем.

Личное участие автора. Материалы, представленные в диссертации получены самим автором или при его непосредственном участии. Автором также сформулированы общие концепции, идеи и основные направления большей части проведенных исследований.

Апробация результатов. Материалы диссертации были представлены и обсуждались на следующих научных мероприятиях:

IV Всесоюзный симпозиум по плазмохимии (Днепропетровск, 1984); Мурманская областная конференция молодых ученых "Химия и технология минерального сырья" (Мурманск, 1987); Всесоюзный семинар - совещание "Достижения в области технологии газотермических покрытий и методов их диагностики" (Апатиты, 1989); Всесоюзная научная конференция молодых ученых и специалистов "Проблемы охраны окружающей среды Севера" (Мурманск, 1990); IX Всесоюзный симпозиум по химии неорганических фторидов (Череповец, 1990); X Международный симпозиум по плазмохимии (Бохум, Германия, 1991); II Европейский конгресс по термическим плазменным процессам (Париж, Франция, 1992); I Международный симпозиум «Проблемы комплексного использования ресурсов» (Санкт-Петербург, 1994); Международная конференция "Редкоземельные металлы: переработка сырья, производство соединений и материалов на их основе" (Красноярск, 1995); Научная конференция "Химия и технология переработки комплексного сырья Кольского полуострова" (Апатиты, 1996); XVIII Международный симпозиум по химии и технологии плазмы (Прага, Чехия, 1997); XIII Международный симпозиум по плазмохимии (Пекин, Китай, 1997); Международный семинар «Источники и технологии термической плазмы» (Новосибирск, 1997); Международный конгресс по физике плазмы - 1998 (Прага, Чехия, 1998); V Европейский конгресс по термическим плазменным процессам (Санкт-Петербург, 1998); Научная конференция «Химия и химическая технология в освоении природных ресурсов Кольского полуострова» (Апатиты, 1998); II Российская национальная конференция по теплообмену (Москва, 1998); II Международная конференция по неравновесным процессам в соплах и струях (Санкт-Петербург, 1998); II Международный симпозиум по тепломассопереносу в условиях плазмы (Анталия, Турция, 1999); XIV Международный симпозиум по плазмохимии (Прага, Чехия, 1999).

Публикации. Материалы диссертации отражены в 31 научных статьях и трех патентах, список которых приведен в конце автореферата, а также в тезисах докладов вышеперечисленных научных мероприятий.

Публикации. Материалы диссертации отражены в 31 научных статьях и трех патентах, а также в тезисах докладов вышеперечисленных научных мероприятий.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, библиографического списка использованной литературы и двух приложений.

Заключение диссертации по теме «Физика плазмы», Гуцол, Александр Федорович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В соответствии с целью и задачами диссертации, сформулированными во введении, в результате выполненной работы были получены следующие основные результаты и выводы:

1. Экспериментально проверены различные способы стабилизации сверхзвукового режима течения при сверхкритическом энерговыделении в сверхвысокочастотном (СВЧ) электрическом разряде в потоках молекулярных газов. Показано, что можно сохранить сверхзвуковой режим течения в газовом потоке при сверхкритическом энерговыделении в области электрического разряда. Практически стабилизация сверхзвукового режима может быть реализована при помощи интенсивного теплоотвода, замедленной термической релаксации и при проведении в потоке эндоэргических химических реакций. При этом удельный энерговклад, приводящий к срыву сверхзвукового режима течения, может многократно превышать величину расчетного критического тепловыделения.

Описанное взаимное влияние СВЧ разряда и сверхзвуковых потоков молекулярных газов имеет значение для дальнейшего развития физики газового разряда.

Продемонстрированные способы стабилизации сверхзвукового режима течения при сверхкритическом энерговыделении в электрических разрядах в потоках молекулярных газов позволяют создавать устройства высокой удельной мощности со сверхзвуковыми потоками газов, которые могут использоваться для проведения плазмохимических реакций и создания активных сред газодинамических электроразрядных лазеров.

2. При изучении плазмохимических реакций в СВЧ разряде в сверхзвуковом потоке водяного пара экспериментально продемонстрирована возможность эффективной закалки нестойких продуктов химических реакций (на примере перекиси водорода) на поверхности дисперсной фазы, образующейся в результате адиабатического охлаждения газа, ускоряющегося до сверхзвуковых скоростей.

Продемонстрированная возможность получения химически нестойких соединений в разрядных системах высокой удельной мощности расширяет систему научных представлений в химии высоких энергий.

Фиксация нестойких продуктов химических реакций на поверхности дисперсной фазы, образующейся в результате адиабатического охлаждения газа, ускоряющегося до сверхзвуковых скоростей, может использоваться при синтезе различных термически нестойких соединений. 3. Показано, что при распылительном пиролизе возможен переход всех компонентов в газовую фазу с последующим протеканием газофазных химических реакций и образованием ультрадисперсных твердых продуктов (оксидов) в результате гомогенной конденсации. Необходимым условием для этого являются высокая скорость нагрева и высокая летучесть солевого остатка, образующегося на стадии высыхания капли раствора.

Обнаруженный переход всего процесса в газовую фазу расширяет представление о возможностях распылительного пиролиза.

Перевод реакции распылительного пиролиза в газовую фазу может использоваться для получения ультрадисперсных порошков и осаждения покрытий путем плазмохимической или газопламенной переработки растворов.

4. Проведено изучение плазменного пиролиза фторидных растворов. Плазменный распылительный пиролиз фторидных растворов редких тугоплавких металлов позволяет получать порошки оксидов с контролируемым размером и морфологией частиц и может рассматриваться как основа одностадийной плазмохимической технологии переработки фторидных растворов с регенерацией фтористоводородной кислоты. Эта технология может быть использована в металлургии редких металлов.

5. Полые сферические частицы, являющиеся типичным продуктом распылительного пиролиза могут использоваться для газотермического напыления. Показано, что преимущество использования для газотермического напыления порошков, состоящих из полых сферических частиц, заключается, в первую очередь, в возможности использования более крупных фракций порошков без потери качества покрытий.

Знания о влиянии влияние полостей в сферических частицах порошка на условия газотермического напыления могут послужить основой технологического регламента по применению таких порошков.

6. Дано новое объяснение эффекта Ранка (эффекта температурного разделения газа в вихревых трубах), согласно которому этот эффект является следствием пространственного разделения в поле центробежных сил турбулентных микрообъемов газа, обладающих различной тангенциальной скоростью и, соответственно, разной кинетической энергией. Эта гипотеза позволяет качественно объяснить весь набор экспериментальных данных, накопленный исследователями эффекта Ранка и провести численные оценки как геометрических размеров вихревых труб, так и основных характеристик их работы.

Новое объяснение эффекта Ранка открывает путь для дальнейшего совершенствования вихревых труб.

7. Выдвинута идея изоляции высокотемпературных и реагирующих систем в возвратно-вихревых потоках. Высокая эффективность возвратно-вихревой изоляции и стабилизации для газопламенных систем, высокочастотных и сверхвысокочастотных плазмотронов подтверждена вычислительными и физическими экспериментами, что позволяет говорить о создании нового класса высокотемпературных тепломассообменных аппаратов. Разработанный метод возвратно-вихревой изоляции высокотемпературных и реагирующих систем может использоваться для повышения энергетической эффективности и удешевления камер сгорания, плазмотронов, химических реакторов, металлургических печей.

Переход к возвратно-вихревой стабилизации позволяет снизить теплопотери в стенки СВЧ плазмотронов в несколько раз, тем самым существенно поднять энергетическую эффективность плазмотронов, а также упростить их конструкцию и практически снять проблему конструкционных материалов. Однонаправленное движение газа через СВЧ разряд при возвратно-вихревой стабилизации позволяет вводить обрабатываемые дисперсные материалы непосредственно в активную зону, что резко повышает температуру и эффективность плазменно-технологических процессов.

Использование возвратно-вихревой стабилизации для газовых пламен позволяет не только сохранить все преимущества прямоточно-вихревой стабилизации (малый объем и высокая устойчивость пламени), но также перевести горение в квазиламинарный и квазиравновесный режим, снизить теплопотери в стенки камер сгорания в несколько раз, тем самым заметно поднять энергетическую эффективность камер сгорания, упростить их конструкцию и практически снять проблему конструкционных материалов. Формирование зон с низкой скоростью вращения вблизи оси возвратно-вихревых потоков позволяет надеяться на возможность их эффективного использования в камерах сгорания с диспергированным топливом.

ВЧИ плазмотрон с возвратно-вихревой стабилизацией является более эффективным аппаратом для генерации высокоэнтальпийных плазменных струй, чем традиционные ВЧИ плазмотроны с прямоточно-вихревой стабилизацией. Возможность введения в активную зону ВЧИ плазмотрона с возвратно-вихревой стабилизацией обрабатываемых материалов открывает новые перспективы технологического использования ВЧИ плазмы.

Выдвинутое объяснение эффекта Ранка и продемонстрированная эффективность возвратно-вихревой изоляции высокотемпературных и реагирующих систем формируют новый взгляд на газодинамику ограниченных вихревых потоков и тепломассообменные процессы в таких потоках. Высокая степень турбулентности интенсивных ограниченных вихревых потоков является, в основном, следствием радиальной миграции в поле центробежных сил заторможенных у стенки микрообъемов текучей среды. Интенсивность тепломассообмена в таких потоках определяется, в первую очередь, наличием рециркуляционных зон, а также направлением и интенсивностью циркуляции в них. В возвратно-вихревых течениях рециркуляционные зоны могут быть практически полностью подавлены, что позволяет использовать такие течения для эффективной изоляции высокотемпературных и реакционных зон. Вследствие радиальной миграции заторможенных микрообъемов вблизи оси вихревых потоков возможно формирование зон с низкой скоростью вращения. Это явление, в свою очередь, должно привести к увеличению времени удержания дисперсной фазы вблизи оси возвратно-вихревых потоков.

Таким образом, полученные в работе результаты позволяют провести оптимизацию тепломассообмена в различных аппаратах и процессах путем организации системы газовых и плазменных потоков, зависящей от функции аппарата или процесса.

Автор глубоко благодарен всем тем, кто оказал существенную поддержку и помощь в проведении исследований: академику РАН Русанову В. Д. и члену-корреспонденту РАН Калинникову В. Д.; бывшим и настоящим сотрудникам Отдела проблем водородной энергетики Института атомной энергии им. И. В. Курчатова (в последствии Института проблем водородной энергетики и плазменных технологий Российского научного центра «Курчатовский институт») - Животову В. К., Фридману А. А., Потапкину Б. В., Малкову С. Ю.; бывшим и настоящим сотрудникам Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья Кольского научного центра РАН - Агулянскому А. И., Соколовой М. И., Тихомировой Е. Л., Тихонову А. Б., Почивалову С. С., Коробейникову Л. С., Мельниковой В. М.; бывшим и настоящим сотрудникам

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Гуцол, Александр Федорович, 2000 год

1. Физика и техника низкотемпературной плазмы / С. В. Дресвин, А. В. Донской, В. М. Гольдфарб и др.; под ред. С. В. Дресвина. - М.: Атомиздат, 1972. - 352 с.

2. Моссэ А. Л., Печковский В. В. Применение низкотемпературной плазмы в технологии неорганических веществ. Минск: Наука и техника, 1973.-215 с.

3. Жуков М. Ф., Коротеев А. С., Урюков Б. А. Прикладная динамика термической плазмы. Новосибирск: Наука, 1975. - 298 с.

4. Кудинов В. В., Иванов В. М. Нанесение плазмой тугоплавких покрытий. -М.: Машиностроение, 1981. 192 с.

5. Крапивина С. А. Плазмохимические технологические процессы. Л.: Химия, 1981.-248 с.

6. Технологическое применение низкотемпературной плазмы / Р. Оулет, М. Барбье и др. Пер. с англ. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 144 с.

7. Русанов В. Д., Фридман А. А. Физика химически активной плазмы. М.: Наука, 1984.-416 с.

8. Краснокутский Ю. И., Верещак В. Г. Получение тугоплавких соединений в плазме. Киев: Вища школа, 1987. - 200 с.

9. Бугаенко Л. Т., Кузьмин М. Г., Полак Л. С. Химия высоких энергий. -М.: Химия, 1988.-368 с.

10. Батенин В. М., Климовский И. И., Лысов Г. В., Троицкий В. Н. СВЧ-генераторы плазмы: Физика, техника, применение. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 224 с.

11. Получение ферритных порошков в потоках высокотемпературных теплоносителей. / Пархоменко В. Д., Сорока П. И., Голубков Л. А., Липатов П. В. Киев: Наук. Думка, 1988. - 152 с.

12. Сурис A. JI. Плазмохимические процессы и устройства. М.: Химия, 1989. - 304 с.

13. Туманов Ю. Н. Низкотемпературная плазма и высокочастотные электромагнитные поля в процессах получения материалов для ядерной энергетики. М.: Энергоатомиздат, 1989. - 280 с.

14. Плазмохимическая технология / В. Д. Пархоменко, П. И. Сорока, Ю. И. Краснокутский и др. Новосибирск: Наука, 1991. - 392 с. -(Низкотемпературная плазма. Т. 4).

15. ВЧ- и СВЧ-плазмотроны / С. В. Дресвин, А. А. Бобров и др. -Новосибирск: Наука, 1992. 319 с. - (Низкотемпературная плазма, Т. 6).

16. Boulos M. I., Fauchais P., Pfender E. Thermal plasmas: fundamentals and applications. New York: Plenum Press, 1994. - 452 p.

17. Плазмохимический синтез ультрадисперсных порошков и их применение для модифицирования металлов и сплавов / В. П. Сабуров, А. Н. Черепанов, М. Ф. Жуков и др. Новосибирск: Наука, 1995. - 344 с.

18. Теоретическая и прикладная плазмохимия / JI. С. Полак, А. А. Овсянников, Д. И. Словецкий, Вурзель Ф. Б. -М.: Наука, 1975. 304 с.

19. Полак JI. С. Неравновесная химическая кинетика и ее применение. М. Наука, 1979.-248 с.

20. Словецкий Д. И. Механизмы химических реакций в неравновесной плазме. М.: Наука, 1980. - 310 с.

21. Химия плазмы / JI. С. Полак, Г. Б. Синярев, Д. И. Словецкий и др. -Новосибирск: Наука, 1991. 328 с. - (Низкотемпературная плазма. Т. 3).

22. Аржаников Н. С., Садекова Г. С. Аэродинамика больших скоростей. -М.: Высшая школа, 1965. 560 с.

23. Бердоносов С. С., Копылова И. А., Мелихов И. В. и др. Феномен образования твердых полых микрочастиц при испарении капель растворов, диспергированных ультразвуком // Неорганические материалы, 1993, т. 29, № 6, с. 813 815.

24. Дедов Н. В., Иванов Ю. Ф., Дорда Ф. А. и др. Структурные исследования порошков на основе диоксида циркония, полученных методов ВЧ-плазмохимической денитрации // Стекло и керамика, 1991. № 10. С. 17-19.

25. Анненков Ю. М., Дедов Н. В., Соловьев А. И. и др. Эффективность диспергирования порошков системы А120з (Zr02 + Y203), полученных плазмохимическим методом // Стекло и керамика, 1995, № 8. С. 23 - 24.

26. Дедов Н. В., Дорда Ф. А., Голощапов Р. Г. и др. Тонкодисперсные порошки стабилизированного диоксида циркония с чешуйчатой формой частиц // Стекло и керамика, 1995, № 12. С. 12 14.

27. Вихревая термоизоляция плазмы: Сб. науч. тр. / СО АН СССР, Ин-т теплофизики / Под ред. М. А. Гольдштика, Новосибирск, 1979. - 100 с.

28. Ranque G.J. Experiences sur la Detente Girataire avec Productions Simultanees d'un Echappement d'Air chand et d'Air froid // Journal de Physique et le Radium, Suppl.- 1933. Р. 112.

29. Меркулов А. П. Вихревой эффект и его применение в технике. М.: Машиностроение, 1969. - 184 с.

30. Барсуков С.И., Кузнецов В.И. Вихревой эффект Ранка. Иркутск: Изд-во Иркутского университета, 1983. - 121 с.

31. Велихов Е. П., Голубев В. С., Пашкин С. В. Тлеющий разряд в потоке газа // Успехи физ. наук, 1982, Т. 137, № 1. С. 117 150.

32. Русанов В. Д., Фридман А.А., Шолин Г. В. Физика химически активной плазмы с неравновесным колебательным возбуждением молекул // Успехи физ. наук, 1981, Т. 134, №2. С. 185 235.

33. Азизов Р. И., Вакар А. К., Животов В. К. и др. Неравновесный плазмохимический процесс разложения С02 в сверхзвуковом СВЧ разряде // Доклады Академии наук СССР, 1983, Т. 271, № 1. с. 94 98.

34. Гуцол А. Ф., Животов В. К., Потапкин Б. В. и др. СВЧ разряд в сверхзвуковых потоках молекулярных газов // Журнал техн. физики, 1990, Т. 60, №7. С. 62-70.

35. Кириллов И. А. Структура химически активных разрядов в потоках молекулярных газов: Дис.канд. физ.-мат. наук. М., 1985. 126 с.

36. Мелик-Асланова Т. А., Русанов В. Д., Фридман А. А. и др. Диссоциация паров воды в сверхзвуковом потоке неравновесной плазмы // Доклады АН Азерб. ССР, 1985, Т. 41, № 5. с. 44 47.

37. Лебедев И. В. Техника и приборы СВЧ. М.: Высшая школа, 1970. Т. 1. - 439 с.

38. Абрамович Г. Н. Прикладная газовая динамика М.: Наука,1976.- 888 с.

39. Балебанов А. В., Гуцол А. Ф., Самарин А. Е. Определение температуры плазмохимического разряда по Доплеровскому уширению контуров линий // Тезисы докладов 4 Всесоюзного симпозиума по плазмохимии. Т. 1. Днепропетровск, 1984. - С. 37 - 38.

40. Жиглинский А. Г., Кучинский В. В. Реальный интерферометр Фабри-Перо. Л.: Машиностроение, 1983. - 176 с.

41. Спектрометр с пространственным разрешением на основе интерферометра Фабри-Перо. / А. В. Балебанов, Г. С. Беленький, В. К. Животов и др. // Приборы и техника эксперимента, 1985, № 2. С. 179 -180.

42. Зайдель А. Н., Островская Г. В., Островский Ю. И. Техника и практика спектроскопии. М.: Наука, 1972. - 375 с.

43. Браун С. Элементарные процессы в плазме газового разряда. М.: Госатомиздат, 1961. - 323 с.

44. Earl R., Mosburg J. A study of the CW 28 |im water-vapor laser. // IEEE J. Quantum Electron., 1973, V. QE-9, № 8. P. 843 - 851.

45. Райзер Ю. П. Лазерная искра и распространение разрядов. М.: Наука, 1974.-308 с.

46. Asisov R. I., Vakar A. K., Gutsol A. F. et al. Plasma chemical methods of energy carrier production. // Int. J. Hydrogen Energy, 1985. Vol. 10, No. 7/8. P. 475 - 477.

47. Гуцол А. Ф., Животов В. К., Коробцев С. В. и др. Плазмохимические методы прямого получения водорода из воды. // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Атомно-водородная энергетика и технология, 1985. В. 2(21). -С. 39-41.

48. Гуцол А. Ф., Животов В. К., Малков С. Ю. и др. Диссоциация паров воды в плазмохимическом СВЧ разряде // Химия высоких энергий, 1985.Т.19. В. 1.-С. 89-92.

49. Гуцол А. Ф., Животов В. К., Потапкин Б. В. и др. Плазмохимические процессы в СВЧ разряде в сверхзвуковом потоке паров воды. // Химия высоких энергий, 1992. Т. 26, № 4. С. 361 - 365.

50. Гуцол А. Ф., Потапкин Б. В. Разложение воды в быстропроточном плазмохимическом СВЧ разряде. // Тезисы докладов 4 Всесоюзного симпозиума по плазмохимии. Т. 1.- Днепропетровск, 1984,- С. 105 106.

51. Некрасов JI. И., Кобозев Н. И., Еремин Е. Н. // Вестник МГУ, сер. II. Химия, 1960. №4.-С. 12.

52. Gutsol A. Plasmachemical obtaining of hollow spherical oxide particles and their application for thermal spraying // Progress in Plasma Processing of

53. Materials 1999 / Editors: Pierre Fauchais and Jacques Amouroux. Begell House, Inc., NY. (Proceedings of the Fifth International Thermal Plasma Processes Conference, St.-Petersburg, July 13-16, 1998) - P. 625 - 630.

54. Сахаров Б. А., Лукьяничев Ю. А. Применение низкотемпературной плазменной струи в производстве окислов тугоплавких металлов // Цветные металлы, 1974. № 4. С. 43 - 44.

55. Панфилов С. А. Особенности восстановительных процессов в высокотемпературных дисперсных потоках // Физика и химия плазменных металлургических процессов. М.: Наука, 1985. - С. 19 - 26.

56. Каламазов Р. У., Цветков Ю. В., Кальков А. А. Высокодисперсные порошки вольфрама и молибдена. М.: Металлургия, 1988. 192 с.

57. Messing, S. С. Zhang, G. P. Jayanthi. Ceramic Powder Synthesis by Spray Pyrolysis. // J. Am. Ceram. Soc., 1993, Vol. 76, No. 11. P. 2707 - 2726.

58. Ruthner M. Industrial production of Multcomponent Ceramic Powders by Means of the Spray Roasting Technique. // Ceramic Powders / Edited by P. Vincenzini. Elsevier, Amsterdam, Netherlands, 1983. - P. 515.

59. Високов Г. П. Структурные, фазовые и морфологические особенности плазмохимически синтезированных ультрадисперсных частиц // Химия высоких энергий, 1993, т. 27, № 6. С. 79 - 88.

60. Gutsol A., Agulyansky A. Plasma chemical method of obtaining rare refractory metal oxides from fluoride solutions // 10th International Symposium on Plasma Chemistry, Bochum, Germany, August 4-9, 1991, Symp. proc. 1.4-15. P. 1-6.

61. Пажи Д. Г., Галустов В. С. Основы технологии распыливания жидкостей. М.: Химия, 1984. - 256 с.

62. Гуцол А. Ф. О влиянии полостей в сферических частицах порошка на условия и режимы газотермического напыления // Порошковая металлургия, 1994, № 9/10. С. 37 - 40.

63. Патент 2082553 РФ, МПК6 В 22 F 1/00 Способ получения порошкообразного материала для нанесения газотермических покрытий / А. Ф. Гуцол; ИХТРЭМС КНЦ РАН. № 95111230/02; Заявл. 29.06.95; Опубл. 27.06.97, Изобретения № 18. С. 97.

64. Борисов Ю. С., Харламов Ю. А., Сидоренко С. А., Ардатовская Е. Н. Газотермические покрытия из порошковых материалов: Справочник -Киев: Наукова думка, 1987. 544 с.

65. Гобатов И. Н., Терентьев А. Е., Розенталь О. М. и др. Плазменные покрытия из порошка диоксида циркония, полученного по золь-гель технологии // Порошковая металлургия, 1992. № 3. С. 38 - 41.

66. Горощенко Я. Г. Химия ниобия и тантала. Киев: Наукова думка, 1965. -483 с.

67. Цикаева Д. В., Агулянский А. И., Балабанов Ю. И. и др. Исследование комплексообразования ниобия (V) в плавиковокислых растворах в присутствии фторидов щелочных металлов и аммония // Журнал неорг. Химии, 1989. Т. 34. В. 127. С. 3046 - 3052.

68. Сидоров Н. В., Митрофанов В. М., Стефанович С. Ю., Гуцол А. Ф., Калинников В. Т. Исследование термических превращений в сегнетоэлектриках M5Nb30Fi8 (M NH4, К, Rb) // Неорганические материалы, 1992. Т. 28, № 5. - С. 1096 - 1102.

69. Sidorov N., Mitrofanov V., Kuznetsov V., Gutsol A., Kalinnikov V. Structure of crystals M5Nb3OF18 (M = NH4, K, Rb) // Ferroelectncs, 1993. V. 144. P.223 - 230.

70. Раков Э. Г. Фториды аммония. Неорганическая химия. Итоги науки и техники. М.: ВИНИТИ, 1988, вып. 15. - 156 с.

71. Агулянский А. И., Гуцол А. Ф., Соколова М. И. Высокотемпературная переработка фторидных растворов // Тезисы докладов 9 Всесоюзного симпозиума по химии неорганических фторидов (Череповец, 3-6 июля 1990), Ч. 1.-М., 1990.-С. 27

72. Гуцол А. Ф. Плазмохимическая переработка фторидных растворов тугоплавких редких металлов // Химия высоких энергий, 1995. Т.29, № 5. С. 373 - 376.

73. Гуцол А. Ф. Плазмохимическая переработка фторидных растворов редких тугоплавких металлов // Цветные металлы, 1995. № 3.- С. 36- 38.

74. Гуцол А. Ф., Калинников В. Т. Плазмохимическая переработка фторидных растворов // Журнал.прикл. химии, 1995. Т.68, в. 6. С. 885 - 891.

75. Лыков М. Б., Леончик Б. М. Распылительные сушилки. М.: Машиностроение, 1966. - 239 с.

76. Раков Э. Г., Тесленко В. В. Пирогидролиз неорганических фторидов. -М.: Энергоатомиздат, 1987. 152 с.

77. Николаев Н. С., Буслаев Ю. А. Исследование растворимости и гидролиза в системе HF-NbF5- Н20 // Журнал неорг. химии, 1959. Т. 4. В. 1.-С. 205 212.

78. Буслаев Ю. А., Николаев Н. С. Исследование системы HF-TaF5-H20 // Журнал неорг. химии, 1959. Т. 4. В. 2. С. 465 - 471.

79. Лучинский Г. П. Химия титана. М.: Химия, 1971. - 472 с.

80. Тананаев И. В., Николаев Н. С., Буслаев Ю. А. Исследование системы HF-ZrF4-H20 // Журнал неорг. химии, 1956. Т. 1. В. 2. С. 274 - 281.

81. Frevel L. К., Rinn Н. W. Crystal Structure of Nb02F and Ta02F // Acta Cryst., 1956. T. 9, № 8. P. 626 - 627.

82. Цикаева Д. В., Никитина С. Д., Агулянский А. И., Калинников В. Т. Исследование колебательных спектров комплексов ниобия и тантала вплавиковокислых растворах // Журнал общей химии, 1987. Т. 57. В. 5. -С. 974 979.

83. Буслаев Ю. А., Ильин Е. Г., Копанев В. Д., Гавриш О. Г. Синтез и свойства аммонийных фторидов ниобия и тантала // Изв. АН СССР. Сер. хим., 1971. №6. С. 1139- 1144.

84. Wassenaar P., Young R. М., McPherson R. Particle size and phasethconstitution of RP plasma synthesised Ti02 powders // 9 Int. Symp. Plasma Chemistry (Pugnochiuso, Sept. 4 8, 1989): ISPC - 9 Simp. Proceedings, Vol. 2.-P. 919-924.

85. Фролов К. И., Шайдуров В. С., Назаренко А. А. и др. Плазмохимическая регенерация фтористого водорода из фторорганических отходов // Тезисы докладов 7 всесоюзного симп. по химии неорганических фторидов (Душанбе, 9-11 окт. 1984) М.: Наука, 1984.-С. 328.

86. Плазмотроны со стабилизацией разряда вдувом через пористуюстенку/ А.Б.Карабут, Ю.В.Курочкин, Г.Н.Мельников, А.В.Пустогаров И Теплофизика высоких температур, 1979. Т.17, N 3. С. 618 - 625.

87. Патент 2086812 РФ, МПК6 F 15 D 1/00 Способ создания системы потоков / А.Ф. Гуцол; ИХТРЭМС КНЦ РАН. № 95112323/06; Заявл. 18.07.95; Опубл. 10.08.97, Изобретения № 22. - С. 344.2С2

88. Волчков Э.П., Терехов В.И. Структура течения в вихревых камерах // Изв. СО АН СССР. Сер. техн. наук, 1987. № 11, Вып. 3. С. 14 - 24.

89. Сорокин JI.M. Газодинамика вихревых ВЧИ-плазматронов // Физика и химия обработки материалов, 1980. № 4. С. 32 - 34.

90. Рыкалин Н. Н., Сорокин JI. М. Металлургические ВЧ-плазмотроны.: Электро- и газодинамика. — М.: Наука, 1987. 164 с.

91. Калинников В. Т., Гуцол А. Ф. Новый эффективный способ изоляции высокотемпературных и реагирующих систем и эффект Ранка // Доклады Академии Наук, 1997. Т. 353. № 4. С. 469 - 471.

92. Гуцол А. Ф. Эффект Ранка // Успехи физических наук, 1997. Т. 167, № 6. С. 665 687.

93. Gutsol A., Bakken J. A. New Vortex Method of Plasma Insulation and Explanation of the Ranque Effect // J. Physics D: Applied Physics , 1998 , V. 31, No. 6. P. 704-711.

94. Вихревые аппараты / А. Д. Суслов, С. В. Иванов, А. В. Мурашкин, Ю. В. Чижиков. М.: Машиностроение, 1985. - 256 с.

95. Вихревой эффект и его применение в технике // Материалы V Всесоюзной научно-технической конференции. Куйбышев: КуАИ, 1988.- 248 с.

96. Вязкие течения с парадоксальными свойствами / Гольдштик М. А., Штерн В. Н., Яворский Н. И. Новосибирск: Наука, 1989. - 336 с.

97. Белостоцкий Ю. Г., Смирнов А. П. Способ изменения температуры газового потока. Заявка на изобретение № 93033772/06 с приоритетом от 01.07. 1993. Бюл. изобр., 1996. № 2. С. 68.

98. Кузнецов В. И. Оптимизация параметров вихревой трубы и методы ее расчета: Автореф. дис. . докт. техн. наук. Л., 1991. - 31 с.

99. Кузнецов В. И. Теория и расчет эффекта Ранка. Омск: Омский Гос. Тех. Университет, 1995. - 217 с.

100. Гольдштик М.А. Вихревые потоки.- Новосибирск: Наука, 1981.- 366 с.

101. Халатов А. А. Теория и практика закрученных потоков. Киев: Наук, думка, 1989. - 192 с.

102. Штым А. Н. Аэродинамика циклонно-вихревых камер. Владивосток: Издательство Дальневосточного университета, 1985. - 200 с.

103. Гупта А., Лилли Д., Сайред Н. Закрученные потоки: Пер. с англ. М.: Мир, 1987. - 588 с.

104. Чернов А. Н. Разработка метода расчета характеристики вихревых труб для переработки нефтяного и природного газа. Дисс. . канд. тех. наук. М.: МВТУ им. Н. Э. Баумана, 1982. - 185 с.

105. Дыскин Л. М. Энергетическое разделение в закрученном потоке газа // Изв. ВУЗов, Строительство, 1995. № 11. С. 116 - 118.

106. Меркулов В. И. Волны плавучести как тепловой насос // Докл. Академии Наук, 1995. Т. 343. № 1. с. 57 59.

107. Запорожец Е. П., Холпанов Л. П. Расчет пульсационного и вихревого охлаждения многокомпонентного газа и их сравнительные характеристики // Теор. основы хим. технологии, 1996. Т. 30. № 2. С. 123 - 133.

108. Запорожец E. П., Холпанов JI. П. Метод расчета процессов энергоразделения и массообмена в многокомпонентном вихревом струйном течении // Химическая промышленность, 1996. №7. С. 33 39.

109. Чижиков Ю. В. О подобии течений в вихревой трубе // Известия РАН. Энергетика, 1997, № 5. С. 122 - 128.

110. Kurosaka М. Acoustic streaming in swirling flow and the Ranque Hilsh (vortex - tube) effect // J. Fluid Mech., 1982, Vol. 124, pp. 139 - 172.

111. Chu J. Q. Acoustic Streaming as a Mechanism of the Ranque Hilsh Effect. Ph. D. Thesis, Knoxville: The University of Tennessee, 1982.

112. Kurosaka M., Goodman J. R., Chu J. Q. and Kuroda H. An Interplay between Acoustic Waves and Steady Vortical Flow // AIAA Paper 83-0740 (AIAA 8th Aeroacoustics Conference, April 11 13, 1983, Atlanta). - 7 p.

113. Kuroda H. An Experimental Study of Temperature Separetion in Swirling Flow. Ph. D. Thesis, Knoxville: The University of Tennessee, 1983. 157 p.

114. Stephan K., Lin S., Durst M., Huang F. and Seher D. An Investigation of Energy Separation in a Vortex Tube // Int. J. Heat Mass Transfer, Vol. 26,1983, pp. 341 348.

115. Amitani Т., Adachi T. and Kato T. A Study on Temperature Separetion in a Large Vortex Tube // T. JSME, Vol. 49, 1983, pp. 877 884.

116. Balmer R.T. Pressure Driven Ranque - Hilsch Temperature Separetion in Liquids // Journal of Fluids Engineering, June 1988, Vol. 110, pp. 161 - 164.

117. Ahlborn В., Keller J. U., Staudt R., Treitz G., Rebhan E. Limits of temperature separation in a vortex tube // J. Physics D: Applied Physics, 1994, Vol. 27. P. 480-488.

118. Скорняков Г. В. Новый принцип преобразования тепла в работу // Письма в журн. техн. физики, 1989. Т. 15. В. 22. С. 12 - 14.

119. Скорняков Г.В. Самоорганизация и преобразование тепла в работу // Журн. техн. физики, 1995. Т. 65. В. 1. С. 35 - 45.

120. Скорняков Г.В. О неинтегрируемых термодинамических системах // Журн. техн. физики, 1996. Т. 66. В. 1. С. 3 - 14.

121. Лойцянский Л. Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука. 1987,- 840 с.

122. Алексеев Т. С. О природе эффекта Ранка // Инж. физ. журнал, 1964. Т. VII. №4. - С. 121 - 130.

123. Hilsh R. Die Expansion von Gasen in Zentrifugalfeld as Kaelterprocess // Zeitschrift fur Natarforschung. 1946. Jan.

124. Теория турбулентных струй / Абрамович Г. Н., Гиршович Т. А., Крашенинников С. Ю. и др. М.: Наука, 1984. - 716 с.

125. Кузнецов В.И. Исследование газодинамических процессов и разработка инженерных методов расчета противоточной вихревой трубы: Автореф. дисс. канд. техн. наук. Новосибирск, 1975. - 22 с.

126. Rakowski W. J., Ellis D. H. Experimental analysis of blade instability. Vol. 1. R 78 AEG 275, General Electric Company Rep. for F 33615-76-C-2035, to Air Force Propulsion Lab. 1978. WPAFB. P. 67 - 71.

127. Rakowski W. J., Ellis D. H., Bankhead H. R. // A. I. A. A. Paper № 78 -1089.1978.

128. Gortler H. Dreidimentionales zur Stabilitatstheorie Laminarer Grenzschichten // Z. Angew. Math. Mech., 1955, Vol. 35. P. 326 - 364.

129. Пиралишвилли Ш. А. Физико-математические модели процесса энергоразделения в вихревых термотрансформаторах Ранка / Андроповский авиационный технологический институт. Андропов, 1984.-83 с. - Деп. в ВИНИТИ 07.01.85, № 160-85 Деп.

130. Kotelnikov V. I. The Vortex Effect in Transfer of Energy // Sustainable Energy and Environmental Technology, World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd, Singapore, 1996.

131. Kotelnikov V. I. High-Efficiency Vortex Pipes // TIEES-96, Trabzon, Turkey.

132. Финько В. E. Особенности охлаждения и сжижения газа в вихревом потоке // Журнал техн. физики, 1983. Т. 53. В. 9. С. 1770 - 1776.

133. Chigier N. A., Beer J. М., Grecov D., Bessindale К. Jet Flames in Rotating Flow Fields // Combustion and Flame, 1970. V. 14, № 2. P. 171 - 180.

134. Syred N., Beer J. M. Combustion in Swirling Flows: A Review // Combustion and flame, 1974. V. 23, № 2. P. 143 - 201.

135. Хинце О. Турбулентность. ML: Изд. физ.-мат. лит., 1963. - 880 с.

136. Турбулентность. Пер. с англ. / П. Брэдшоу, Т. Себеси, Г.-Г. Фернгольц и др.; под ред. П. Брэдшоу М.: Машиностроение, 1980. - 343 с.

137. Зельдович Я. Б., Райзер Ю. П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. М.: Гос. изд. физ. - мат. лит., 1963. - 632 с.

138. Lavan Z., Fejer A. A. Luminescence in supersonic swirling flows // J. Fluid Mech., 1965. V. 23. Part 1. P. 173 - 183.2 of

139. Костин H. A., Оленович A. С., Поденок JT. П., Шараховский Л. И. О роли торцевых течений во внутренней аэродинамике вихревых плазмотронов // Инженерно-физический журнал, 1994. Т. 67, № 5-6. С. 392 - 399.

140. Брэдшоу П. Введение в турбулентность и ее измерение / Пер. с англ. -М.: Мир, 1974.-278 с.

141. Дулов В. Г., Кустова Е. В. Нелинейные термоакустические эффекты в резонансных трубках с протоком // Вестник С.- Петербург, университета. Сер. 1. 1995. № 4. С. 61 - 67.

142. Sprenger M. Über thermische Effecte in Rezonanzrohren / Mitt. Inst. Aerodynamik Zürich, 1954, V. 21. P. 18.

143. Физика и техника мощного ультразвука / Под ред. Л. Д. Розенберга. Кн. 1. Источники мощного ультразвука. М.: Наука, 1967. - 380 с.

144. Stiffler А. К., Bakhsh H. A gas jet impacting a cavity // J. Fluid Mech., 1986. V. 172.-P. 127-141.

145. Леонтьев А. И. Газодинамический метод энергетического разделения газовых потоков // Теплофизика высоких температур, 1997. Т. 35. № 1. -С. 157 159.

146. Теория тепломассообмена: Учебник для вузов/ С. И. Исаев, И. А. Кожинов, В. И. Кофанов и др.: под ред. А. И. Леонтьева. М.: Высш. школа, 1979.-495 с.

147. Рахматулин X. А., Сагомонян А. Я., Бунимович А. И., Зверев И. Н. Газовая динамика. М.: Высшая школа, 1965. - 722 с.

148. Гуцол А. Ф. О температуре теплоизолированной поверхности, обтекаемой потоком газа // Журнал технической физики, 1998. Т. 68, № 4. -С. 134 135.

149. Gutsol A., Bakken J. A. New Vortex Method of Plasma Insulation // Proceedings of the 18th International Symposium on Plasma Physics and Technology (SPPT-18) (Prague, June 17-20), 1997. P. 265-267.

150. Gutsol A., Bakken J. A. New Effective Method of Plasma Insulation // 13th Symposium on Plasma Chemistry (ISPC-13) (Beijing, China, Aug. 18-22, 1997) Symp. Proc., Vol. 1. Beijing: Peking University Press. - P. 155 - 160.

151. Gutsol A., Bakken J. A. New Vortex Method of Plasma Insulation // Thermal Plasma Torches and Technologies / Edited by 0. P. Solonenko. Vol. 1. Plasma Torches: Basic Studies and Design. England, Cambridge, CISP, 1998.

152. Gutsol A. F. Thermal Insulation of Plasma in Reverse Vortex Flow // 1998 ICPP&25th EPS Conf. on Contr. Fusion and Plasma Physics (Praha, 29 June 3 July). ECA Vol. 22C, 1998. - P. 2611 - 2614.

153. Гуцол А. Ф., Калинников В. Т. Возвратно-вихревая термоизоляция плазмы и газового пламени // Теплофизика высоких температур, 1999. №2. С. 194-201.

154. Калинников В. Т., Гуцол А. Ф. Изоляция газового пламени в возвратном вихре // Доклады Академии Наук, 1998. Т. 360. № 1. С. 49 -52.

155. Гуцол А. Ф. Газовое пламя в возвратном вихре // Тезисы докл. Второй междунар. конф. по неравновесным процессам в соплах и струях (NPNJ'98) (С.-Петербург, 22-26 июня 1998). М.: МАИ, 1998,- С. 70-71.

156. Гуцол А. Ф. Газовое пламя в возвратном вихре // Математическое моделирование, 1999. Т. 11. № 6. С. 38 - 44.

157. Gutsol A., Larjo J., Hernberg R. Reverse vortex flow stabilised ICP // Book of abstracts of the 2nd Int. Symp. on Heat and Mass Transfer under Plasma Conditions (April 19-23, 1999, Tekirova, Antalya, Turkey). P. 129-131.

158. Gutsol A., Larjo J., Hernberg R. RF Inductive Plasma Torch with Reverse Vortex Flow Stabilization // Proceedings of the 14th Int. Symp. on Plasma Chemistry (Prague, August 2 6, 1999), Vol. 1. - P. 227 - 231.

159. Gutsol A., Larjo J., Hernberg R. The Effect of Turbulence Model on the Simulation of Gas Flow in ICP // Proceedings of the 14th Int. Symp. on Plasma Chemistry (Prague, August 2 6, 1999). Vol. 1. - P. 275 - 280.

160. Launder В. E., Spalding D. B. Lectures in Mathematical Models of Turbulence. London, England: Academic Press, 1972.

161. Launder В. E., Reece G. E., Rodi W. Progress in the Development of a Reynolds-Stress Turbulence Closure // J. Fluid Mech., 1975. V. 68 (part 3). -P. 537 566.

162. Launder В. E. Second-Moment Closure: Present. and Future? // Intern. J. Heat Fluid Flow, 1989. V.10, No. 4. P. 282 - 300.

163. Lien F. S., Leschziner M. A. Assessment of Turbulence-Transport Models Including Non-Linear RNG Eddy Viscosity Formulation and Second-Moment Closure for Flow Over a Backward-Facing Step // Computers Fluids, 1994. V. 23, No. 8. P. 983 - 1004.

164. Абрамович Г. H., Трофимов Р. С. Вихревые течения с висячими областями отрыва и дальнобойными незакрученными центральными струями // Инженерно-физический журнал, 1987, Т. 53, № 5.- С. 751-757.

165. Резняков А. Б., Устименко Б. П., Вышенский В. В., Курмангалиев М.Р. Теплотехнические основы циклонных топочных и технологических процессов. Алма-Ата: Наука, 1974. -374 с.

166. Иссерман А. С. Основы сжигания газового топлива: Справочное пособие. Л.: Недра, 1987. - 336 с.

167. Синярев Г. Б., Ватолин Н. А., Трусов Б. Г., Моисеев Г. К. Применение ЭВМ для термодинамических расчетов металлургических процессов. -М.: Наука, 1982.-264 с.

168. Boulos М. I. Flow and Temperature Fields in the Fire-Ball of an Inductively Coupled Plasma // IEEE Transactions on Plasma Science, Vol. PS-4, No. 1, March 1976. P. 28 - 39.

169. Proulx P., Mostaghimi J., Boulos M. I. Radiative Energy Transfer in Induction Plasma Modeling // Int. J. Heat Mass Transfer, 1991, Vol. 34, No. 10.-P. 2571 -2579.

170. McKelliget J. W., El-Kaddah N. The effect of coil design on materials synthesis in an inductively coupled plasma torch // J. Appl. Phys., 1988, Vol. 64, No. 6. P. 2948 - 2954.

171. Mostaghimi J., Boulos M. I. Two-Dimensional Electromagnetic Field Effects in Induction Plasma Modeling // Plasma Chemistry and Plasma Processing, 1989. Vol. 9, No. 1. P. 25 - 44.

172. Chen Xi, Modeling of radio-frequency plasma torch including a self consistent electromagnetic field formulation // J. Phys. D: Appl. Phys., 1989, Vol. 22. P. 361 - 363.z/f

173. Chen Xi, Pfender E. Modeling of RF Plasma Torch with a Metallic Tube Inserted for Reactant Injection // Plasma Chemistry and Plasma Processing, 1991. Vol. 11, No. l.-P. 103 128.

174. Mostaghimi J., Proulx P., Boulos M. I. A two-temperature model of the inductively coupled rf plasma // J. Appl. Phys., 1987, Vol. 61, No. 5. P. 1753 - 1760.

175. Gao G., Mostaghimi J., Sakuta. Electron Energy Distribution Function in Atmospheric Radio Frequency Inductively Coupled Plasma // Proceedings of the 14th International Symposium on Plasma Chemistry (Prague, August 2 -6, 1999), Vol. l.-P. 215 -220.

176. Boulos M. I., Chen K. A Turbulent Flow Model of the R.F. Inductively Coupled Plasma // Proceedings of the 11th International Symposium on Plasma Chemistry (ISPC-11) (Aug. 22-27, 1993, Loughborough, Leicestershire, England), Vol. l.-P. 263 268.

177. Boulos M. I., Chen K. Turbulence in Induction Plasma Modeling // J. Phys. D: Appl. Phys., 1994, Vol. 27. P. 946 - 952.

178. Merkhouf A., Boulos M. I. Experimental Validation for an Integrated Model of the Induction Plasma Generation System // Proceedings of the 14th International Symposium on Plasma Chemistry (Prague, August 2 6, 1999), Vol. 1. - P. 421 -426.

179. El-Hage M., Mostaghimi J., Boulos M. I. A turbulent Flow Model for the RF inductively Coupled Plasma // J. Appl. Phys., 1989, Vol. 65, No. 11. P. 4178 -4185.

180. Ye R., Proulx P., Boulos M. Investigation of Turbulence Phenomena in the RF Plasma Torch // Proceedings of the 14th International Symposium on Plasma Chemistry (Prague, August 2 6, 1999), Vol. 1. - P. 251 - 256.

181. Lesinski J., Boulos M. I. Laser Doppler Ahemometry under Plasma Conditions. Part II. Measurements in an Inductively Coupled R.F. Plasma // Plasma Chemistry and Plasma Processing, 1988, Vol. 8, No. 2.- P. 133 143.

182. Owano T. G., Gordon M. H., Kruger С. H. Measurements of the radiation source strength in argon at temperature between 5000 and 10000 К // Phys. Fluids B, 1990, Vol. 2, No. 2. P. 3184 - 3190.

183. Chen Xi, Bifurcation Phenomenon in the 2-D Modeling of RF Plasma Torches // 10th International Symposium on Plasma Chemistry (Bochum, Germany, August 4-9, 1991), Symp. proc. 1.1-26. P. 1.

184. Hollenstein M., Rahmane M., Boulos M. I. Aerodinamic Study of the Supersonic Induction Plasma Jet // Proceedings of the 14th International Symposium on Plasma Chemistry (Prague, August 2 6, 1999), Vol. 1. - P. 257 -261.

185. Дымшиц Б. M., Корецкий Я. П. Экспериментальное исследование индукционного разряда // Журнал технической физики, 1964, Т. 34, № 9. -С. 1677- 1682.

186. Махвиладзе Г. М., Мелихов О. И., Никонова И. П. Гидродинамическая фокусировка потока частиц //Инженерно-физический журнал, 1995, т. 68, №3,-С. 355 360.

187. Кутателадзе С. С., Волчков Э. П., Терехов В. И. Аэродинамика и тепломассообмен в ограниченных вихревых потоках. Новосибирск: Ин-т теплофизики СО АН СССР, 1987. - 282 с.

188. Болдинов Г. Р., Волчков Э. П., Дворников Н. А., Ма Тун Цэ, Терехов В. И. Газовихревая стабилизация струи в приосевой области плазменного реактора//Инж.-физический журнал, 1993, т. 64, № 2. С. 131 - 140.

189. Волчков Э. П., Терехов В. И., Ткач Ю. Н. Экспериментальное исследование смешения приосевой струи с периферийным потоком в вихревой камере: Препринт 124-85. Новосибирск: Ин-т теплофизики СО АН СССР, 1985.-42 с.

190. Терехов В. И. Турбулентный тепломассоперенос в ограниченных закрученных потоках // Инженерно-физический журнал, 1987, т. 53, № 6,-С. 911-919.

191. Едличка Г. Рутнер: Новые применения процесса обжига распылением в хлоридно-гидрометаллургии // Труды по развитиям и процессам акционерного общества промышленных сооружений «Рутнер» Вена: Ruthner Industrieanlagen Aktiengesellschaft. - 9 с.

192. Фролов А. А., Пасичный В. В., Балабанов Ю. И., Агулянский А. И. Керамические материалы для технологии высокочистых оксидов // Высокочистые вещества, 1989, № 1. С. 102-105.

193. Reed Т. В. Induction-Coupled Plasma Torch // J. Appl. Phys. 1961. V. 32. №5. P. 821.

194. Reed Т. B. Growth of Refractory Crystals Using the Induction Plasma Torch //J. Appl. Phys. 1961. V. 32. № 12. P. 2534.

195. Дымшиц Б. M., Корецкий Я. П. Оценка действия электромагнитных сил на канал контрагированного индукционного разряда // ЖТФ. 1969. Т. 39. №6. С. 1040.

196. Chase D.//J. Appl. Phys. 1969. V. 40. № l.P. 318.215

197. Chase D. Theoretical and Experimental Investigations of Pressure and Flow in Induction Plasmas // J. Appl. Phys. 1971. V. 42. № 12. P. 4870.

198. Райзер Ю. П. Высокочастотный разряд высокого давления в потоке газа как процесс медленного горения // ПМТФ. 1968. № 3. С. 3.

199. Райзер Ю. П. Высокочастотный разряд высокого давления и безэлектродный плазмотрон // УФН. 1969. Т. 99. Вып. 4. С. 687.

200. Донской А. В., Дресвин С. В. и др. Некоторые особенности процессов выращивания тугоплавких кристаллов в высокочастотных плазменных горелках // ТВТ. 1965. Т. 3. № 4. С. 627.

201. Reed Т. В. High-Power Low-Density Induction Plasmas // J. Appl. Phys. 1963. V. 34. №8. P. 3146.