енням температури, яка потім зменшується у міру зростання товщини оксидного шару. При досягненні товщиною оксиду критичного значення h E відбувається загасання реакції окислення на поверхні провідника, внаслідок зменшення щільності хімічного виділення. З урахуванням випаровування оксиду з поверхні провідника товщина оксидної плівки збільшується (крива 1), досягає максимального значення, а потім убуває, тому що швидкість випаровування її при високих температурах більше швидкості утворення оксиду. Результати розрахунків за фізико-математичної моделі з урахуванням випаровування добре узгоджуються з експериментальними даними. Зі зменшенням потужності електричного струму, що нагріває провідник, збільшується час високотемпературного окислення провідника і максимальне значення товщини оксидної плівки, тому що при більш низьких температурах швидкість випаровування оксиду менше. В В
Рис.2.3. Тимчасові залежності температури вольфрамового провідника і товщини оксиду на його поверхні. d = 50 мкм, L = 7 см, = 1, v = 0.13 м/с.
а), б): 1-q v В№ 0, 2-q v = 0, Р = 106,4 Вт/см 2 ;
в), г): q v В№ 0, 1-Р = 194.4 Вт/см 2 , 2-Р = 91.3 Вт/см 2 ;
ооо - експериментальні дані [10]; Р-постійна потужність нагріву електричним струмом; П… - швидкість обдування провідника. <В В
Рис. 2.4. Вплив теплообміну випромінюванням на часові залежності температури і товщину оксидної плівки вольфрамового провідника.
l = 10 см, d = 10 мкм; T g = 288 K,.
1 - q = 0, 2 - q,
T w = 288 K
В
3. СТІЙКІ І КРИТИЧНІ РЕЖИМИ тепломасообміну І ВИСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ОКИСЛЕННЯ ВОЛЬФРАМОВИХ ПРОВІДНИКА . br/>
Вивчимо стаціонарні режими вольфрамової зволікання, що нагрівається електричним струмом і що знаходиться в газовій суміші, яка містить окислювач. p> Запишемо умова стаціонарності, яке визначається рівністю теплових потоків, що нагрівають дротик та вентиляційного її. У стаціонарному режимі температура зволікання зі часом не змінюється.
Тоді рівняння теплового балансу:
В . (3.1)
З урахуванням (2.5) - (2.12) з (3.1) знайдемо залежність сили струму, визначальною стійкі і критичні стани зволікання, від її стаціонарної температури:
В
(3.2)
де h 0 - початкова товщина оксидної плівки, м.
Рівняння (3.2) визначає стійкі і критичні високо-і низькотемпературні режими тепломасообміну і окислення зволікання із заданою початковою товщиною оксиду h 0 при різних інтенсивностях її нагріву електричним струмом.
Проведемо аналіз Залежно Т (I), розрахованої за формулою (3.2) для вольфрамової зволікання d = 70 мкм, L = 10 см при початковій товщині оксидної плівки h 0 = 0.4 мкм (рис.3.1). Екстремуми на кривій T (I) характеризують критичні режими запалювання зволікання (т. i -максимум) і потухання (т. e -мінімум) при відповідно критичних значеннях сили струму I i і I e .
Крива до т. i визначає низькотемпературні стійкі стаціонарні режими - окислення, крива після т. e - стійкі високотемпературні режими - горіння. При підвищенні сили струму в низькотемпературному режимі відбувається монотонний зростання температури зволікання, що приводить до виникнення на поверхні зволікання хімічної реакції окислення.
Для того, щоб перевести дротик із заданою початковою товщиною оксидної плівки в високотемпературне стан, необхідно збільшити силу струму до значення, обумовленого т. i , в якій загальний теплопріход до зволікання за рахунок джоулева та хімічного тепловиділення максимально перевищує тепловтрати в газ, до стінок і через кінці зволікання до струмопідвідного дротах. Перехід на високотемпературний режим тепломассобмена відбувається стрибкоподібно з різким збільшенням температури. Для всіх значень сили струму I> I i дротик із заданою h 0 буде запалюватися, і переходити в стійкий високотемпературне стан. Для того, щоб перевести дротик з високотемпературного стану в низькотемпературне, потрібно зменшити значення сили струму до величини I e . Потухання зволікання є наслідком максимального перевищення тепловтрат над теплопріходом за рахунок нагріву електричним струмом і тепловиділення реакції окислення. Крива, що з'єднує т. i і e визначає нестійкі стаціонарні стани, характеризують вплив початкової температури зволікання на критичну величину сили струму, при якій відбувається перехід на високотемпературний режим тепломассобмена. p> Запалювання зволікання силою струму, значення якої лежить в інтервалі I e i відбувається, якщо її початкова температура вище значення, що лежить на кривої, що з'єднує т. i і <...
