Нұрлат Ерболұлы Қадырболат – студент специальности «Теплоэнергетика», ассистент ИЦ «Упрочняющие технологии и покрытия»
071412, г.Семей , ул. Физкультурная, 4 а
Nurlat Erboluly Kadyrbolat – Student in «Heat Power Engineering», Assistant at the Engenering Center «Strengthening Technologies and Coatings»
071412, Semey, Fizkulturnaya str., 4a
Ринат Хамитулы Курмангалиев – докторант специальности «Техническая физика»; ведущий научный сотрудник ИЦ «Упрочняющие технологии и покрытия»
071412, г.Семей , ул. Физкультурная, 4 а
Rinat Khamituly Kurmangaliyev – Doctoral student in «Technical Physics»
071412, Semey, Fizkulturnaya str., 4a
Ринат Кенжеевич Кусаинов – руководитель Инжинирингового центра «Упрочняющие технологий и покрытия»
071412, г.Семей , ул. Физкультурная, 4 а
Rinat Kenzheyevich Kussainov – Head of the Engineering Center «Strengthening Technologies and Coatings»
071412, Semey, Fizkulturnaya str., 4a
Зарина Аскарбековна Сатбаева – PhD, Science professor кафедры «Техническая физика и теплоэнергетика», старший научный сотрудник ТОО «PlasmaScience»
071412, г.Семей , ул. Физкультурная, 4 а;070018, г. Усть-Каменогорск, ул. Гоголя 7 Г
Zarina Askarbekovna Satbayeva – PhD, Science Professor of the Department of «Technical Physics and Thermal Power Engineering», Senior Researcher at «Plasma Science»
071412, Semey, Fizkulturnaya str., 4a;070018, Ust-Kamenogorsk, Gogol str. 7G
Дастан Маратұлы Жасболатов – магистрант факультета «Высшая школа науки и технологий»
8050, Ниси-ку, Ниигата, 950-2181
Dastan Maratuly Zhasbolatov – Master's student, Graduate School of Science and Technology
8050, Japan Nishi-ku, Niigata, 950-2181
Разработана методика расчёта толщины парогазовой оболочки, формирующейся вокруг катода при электролитно-плазменном нагреве, с учётом энергетических характеристик процесса. Предложенный подход основан на анализе энергетического баланса в прикатодной зоне и учитывает влияние плотности тока, напряжения, теплофизических свойств электролита и параметров теплообмена на условия испарения и образования парогазовой смеси. Экспериментальные исследования выполнены при катодном нагреве образцов стали 20 в растворе Na₂CO₃ при напряжении 100-300 В с регистрацией температурных и электрических параметров. Численное моделирование распределения тока и энергии в околокатодной области проведено в среде COMSOL Multiphysics. Установлены зависимости толщины парогазовой оболочки от энергетических параметров разряда и показано, что её рост сопровождается переходом от пузырькового к плёночному кипению электролита и повышением интенсивности нагрева катода. Полученные результаты могут быть использованы при выборе режимов электролитноплазменной обработки и моделировании тепловых процессов в прикатодной зоне.
A method for calculating the thickness of the vapor-gas envelope formed around the cathode during electrolytic-plasma heating has been developed, taking into account the energy characteristics of the process. The proposed approach is based on an analysis of the energy balance in the near-cathode region and considers the effects of current density, voltage, thermophysical properties of the electrolyte, and heattransfer parameters on the conditions of evaporation and vapor-gas mixture formation. Experimental studies were carried out under cathodic heating of steel 20 samples in a Na₂CO₃ solution at 100-300 V with simultaneous recording of temperature and electrical parameters. Numerical modeling of current and energy distribution in the near-cathode region was performed in COMSOL Multiphysics. Relationships between the vapor-gas envelope thickness and the discharge energy parameters were established, and it was shown that its growth is accompanied by the transition from nucleate to film boiling of the electrolyte and by an increase in the cathode heating intensity. The obtained results can be used for selecting electrolytic-plasma processing regimes and for modeling thermal processes in the near-cathode zone.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.