低温等离子体的产生与等离子体工艺问题与前景(航天科技图书出版基金资助出版)_В·М·福明（В.М.Фомин），И·М·扎瑟普金（И.М.Засыпкин）_9787515916460

本书不仅向广大读者介绍了低温等离子体技术在俄罗斯的现状和发展，以及在俄罗斯和包括中国在内的一些友邻国家厂矿中的应用，还让我们看到了茹科夫院士及一大批俄罗斯学者在伟大的卫国战争结束初期在西伯利亚科研事业中艰苦创业、孜孜不倦、坚持不懈的精神。此外，书中有较多章节讲述了等离子体对煤，特别是劣质煤的加工处理，我们也希望本书能对我国的能源发展有一些启迪。

第20卷为《低温等离子体》系列丛书画上了句号，本丛书是米哈伊尔·费奥多罗维奇·茹科夫（Михаил Федорович Жуков）院士提出并在其直接参与下完成的。前18卷出版于19902000年间。最后一卷曾计划作为20世纪低温等离子体产生和应用的工作总结，并提出任务和确定未来研究的前景。但由于1998年12月М·Ф·茹科夫院士逝世，导致本工作暂时停止，最后他的学生和同事们决定，不仅将最后一卷出版并发行，而且要包含高温工艺过程的内容。
由于多种原因，第20卷的工作持续了几年。有人建议将本卷作为对米哈伊尔·费奥多罗维奇·茹科夫的纪念版，邀请М·Ф·茹科夫的学生、同事们以及那些珍惜对他的记忆的人们参加本书著作。本书包含了米哈伊尔·费奥多罗维奇感兴趣的多个领域的内容，我们尽力考虑了米哈伊尔·费奥多罗维奇对最后一卷的建议与设想，既讲述了电弧研究和热等离子体过程研究的试验与理论结果，又介绍了最有意义的高温过程的工艺应用。
本书由3个主要部分组成。
在第1部分中引入了М·Ф·茹科夫的简要生平。这本质上是米哈伊尔·费奥多罗维奇·茹科夫的自传。接下来是他的唯一一篇关于近40年来俄罗斯科学院西伯利亚分院理论与应用力学研究所（ИТПМ СО РАН）历史的回忆性文章。最后是他的同事、朋友们对他的温馨的回忆，还有一些是仅仅曾跟他一起工作过或被他帮助过的人们对他的亲切怀念。
第2部分概述性的资料：低温等离子体发生器试验与理论研究及气流中电弧的研究。作者们无意于重复在前些卷中曾详细介绍的成果，在此给出的数据全部是在最近几年得到的；指出了该项目在俄罗斯,乃至在世界研究热等离子体的主要科研中心的研究趋势。譬如，随着试验研究成本上涨、试验复杂化及数学模拟方法的发展，大家越来越重视电弧过程的分析研究及数值计算（第3～6，10章），在这种情况下试验研究似乎具有辅助特性，仅用于确定与现实条件相对应的计算基准点。但是，在很多研究中，特别是在被电弧加热的复杂气体甚至异类气体中，如水蒸气、氢化合物、氟化合物，试验研究更具有优势（第7、8章）。
在第6章中引入了一系列М·Ф·茹科夫曾一再强调的关于电弧过程明显显示多结构性和复杂性的讨论。由于М·Ф·茹科夫学派的兴趣不仅仅局限于电弧等离子体，因此还引入了专门讲述其他类型电弧放电的资料（第10、11章）。
世界工业发达国家越来越重视低温等离子体在各种工艺过程中的实践应用。在本书的第3部分中给出了前些卷未提及的或仅简短介绍的内容。各领域主要专家在这部分章节中广泛介绍了不同方向的科学与实践研究：具有发展前途的航空物理研究（第13章）、新材料的生产（第12、16章）、涂层喷涂（第14、15章）、等离子化学工艺（第17、18章）、动力工程（第19～21章）、材料强化（第22、23章）。
在本书中，不是所有内容都与电极过程直接相关，但作者们均曾是М·Ф·茹科夫的学生和同事，且М·Ф·茹科夫曾经参与过或领导过这些研究。由于不同领域的专家们参与了本书的著作，因此编者只好放弃传统的作者名单列表的形式，在扉页中只列出主要的作者，他们全部已超过50人，将在目录中列出。
编辑们衷心地感谢参与本书著作的М·Ф·茹科夫的同事、战友、学生与朋友们。

В·М·福明, 俄罗斯科学院通讯院士
И·М·扎瑟普金, 技术科学博士

第1篇关于米哈伊尔·费奥多罗维奇·
茹科夫的回忆
第1章人物、年代、结论

［М·Ф·茹科夫（М.Ф.Жуков］9

第2章对老师和朋友的回忆

对崇高的米哈伊尔·费奥多罗维奇·茹科夫的回忆

［В·М·福明（В.М.Фомин），

Б·А·乌留科夫（Б.А.Урюков），

Г·А·久热夫（Г.А.Дюжев），

А·С·安沙科夫（А.С.Аньшаков），

Э·К·乌尔巴赫（Э.К.Урбах），

В·П·萨布罗夫（В.П.Сабуров），

Б·С·叶列波夫（Б.С.Елепов），

И·М·扎瑟普金（И.М.Засыпкин），

А·Н·季莫舍夫斯基（А.Н.Тимошевский）］20

第2篇低温等离子体发生器

第3章等离子体发生器中湍流理论的若干问题

［Б·А·乌留科夫（Б.А.Урюков）］41

3.1用电弧使湍流层流化41

3.2电弧长度自调节的等离子体发生器理论45

第4章电弧等离子体发生器中阴极表面自恢复的数学模拟

［А·Д·雷奇科夫（А.Д.Рычков），

Х·米洛舍维奇（Х.Милошевич），

А·Н·季莫舍夫斯基（А.Н.Тимошевский），

В·В·萨洛马托夫（В.В.Саломатов）］51

引言51

4.1数学模型52

4.2计算结果56

结论61

第5章阳极部件的电弧等离子体特性的数值分析

［Э·Б·库伦巴耶夫（Э.Б.Кулумбаев）,

В·М·列列夫金（В.М.Лелевкин）］62

引言62

5.1模型63

5.2计算方法66

5.3阳极部件的等离子体特性计算74

结论83

第6章电弧放电时阴极上的电流与热交换

［Х·Ц·扎亚图耶夫（Х.Ц.Заятуев）］84

引言84

6.1在异常发射工况下热发射阴极工作的基本

实验规律86

6.2从金属到等离子体的电子发射，平衡的发射电流

密度与电子逸出功91

6.3阴极上的合成电流密度93

6.4热发射阴极上的能量平衡，近阴极电位降97

结论100

第7章电弧水蒸气等离子体的产生

［Б·И·米哈伊洛夫（Б.И.Михайлов）］102

7.1水蒸气等离子体性能的异常特性102

7.2电弧水蒸气等离子体发生器原理图的分析105

7.3蒸汽涡流等离子体炬工作的特点109

7.4水蒸气涡流等离子体炬稳定工作的条件111

7.5水蒸气涡流等离子体炬的广义能量特性121

7.6水蒸气等离子体的实际应用131

结论141

第8章各种方案的四氟甲烷等离子体炬的热特性与动力特性

［А·Н·季莫舍夫斯基（А.Н.Тимошевский），

В·С·蓬克拉托夫（В.С.Понкратов）］143

8.1直线型等离子体炬的研究143

8.2V型等离子体炬的研究147

第9章高频放电等离子体物理研究及其实际应用

［И·А·季霍米罗夫（И.А.Тихомиров），

В·А·弗拉索夫（В.А.Власов）］150

9.1高频-放电等离子体物理150

9.2高频-放电等离子体和等离子体中所发生

过程的诊断158

9.3高频放电在实际中的应用162

第10章高频氩-硅烷等离子体的化学成分模拟

［В·И·斯特鲁宁（В.И.Струнин），

А·А·利亚霍夫（А.А.Ляхов），

Г·Ж·胡代别尔格诺夫（Г.Ж.Худайбергенов），

В·И·什库尔金（В.И.Шкуркин）］165

结论170

第11章超声速气流辉光放电等离子体发生器

［И·Г·加列耶夫（И.Г.Галеев），

Г·Ю·道托夫（Г.Ю.Даутов），

З·Х·伊斯拉菲洛夫（З.Х.Исрафилов），

Б·А·季梅尔卡耶夫（Б.А.Тимеркаев）］171

第3篇等离子体工艺过程

第12章富勒烯和低温等离子体

［Г·А·久热夫（Г.А.Дюжев）］189

12.1富勒烯是什么？简短的历史189

12.2为什么富勒烯会引起如此巨大的兴趣？191

12.3怎样获得富勒烯？193

12.4在电弧放电中形成富勒烯197

12.5实验研究结果200

12.6什么是含富勒烯的碳黑？207

12.7富勒烯生成过程的理论研究213

第13章等离子体炬在超声速气流控制研究中的应用

［В·М·福明（В.М.Фомин），

А·А·马斯洛夫（А.А.Маслов），

В·П·福米切夫（В.П.Фомичев），

Б·А·波兹尼亚科夫（Б.А.Поздняков），

Г·А·波兹尼亚科夫（Г.А.Поздняков），

Б·В·波斯特尼科夫（Б.В.Постников）］216

13.1模型217

13.2等离子体发生器220

13.3实验结果222

13.4模型的超高声速绕流225

13.5实验方法231

13.6实验结果233

13.7测量结果比较237

13.8实验结果与数值结果的比较239

第14章等离子体涂层喷涂的成就

［В·С·克卢布尼金（В.С.Клубникин）］244

14.1传统的等离子体喷涂245

14.2空气等离子体喷涂245

14.3内部等离子体喷涂247

14.4超声速等离子体喷涂248

14.5多弧等离子体喷涂250

结论250

第15章等离子体喷涂时熔融物液滴与基底互撞的热物理，

理论与模型试验

［О·П·索洛年科（О.П.Солоненко），

А·В·斯米尔诺夫（А.В.Смирнов），

А·А·米哈利琴科（А.А.Михальченко），

Е·В·卡尔塔耶夫（Е.В.Картаев）］251

引言251

15.1物理模型装置254

15.2金属氧化物滴液形成的理论基础259

15.3部分稳定的二氧化锆(YSZ)液滴在金属

基底上的形成264

结论275

第16章氮化硼合成与应用领域的新高潮

［В·А·涅罗诺夫（В.А.Неронов），

В·А·叶梅利金（В.А.Емелькин）］276

16.1氮化硼的一般资料及立方体氮化硼在低压下的

合成问题276

16.2获取以亚稳合成的立方体氮化硼为基础的涂层的

实验研究282

16.3由硼的挥发性化合物蒸气进行氮化硼和碳氮化硼

薄膜的化学沉积292

16.4应用硼吖嗪的热解获取热解氮化硼的气相沉积294

16.5对六角形氮化硼工作的重大贡献296

16.6六角形氮化硼作为合成硼化铝的物质299

16.7含硼系中反应物相互作用机制的研究成就302

结论303

第17章对碳氢化合物原料进行加工及对有毒废物去毒害和

利用的等离子体化学工艺

［А·М·图赫瓦图尔林（А.М.Тухватуллин），

И·М·扎瑟普金（И.М.Засыпкин）］304

引言304

17.1等离子体化学处理含碳原料过程的计算305

17.2由碳氢化合物原料获取乙炔306

17.3由煤产生乙炔313

17.4化学生产所产生废物的加工和利用316

17.5有毒有机废物的去毒害322

结论324

第18章固体废物的等离子体热力处理

［Г·И·巴格良采夫（Г.И.Багрянцев），

С·П·瓦先科（С.П.Ващенко），

В·П·卢卡绍夫（В.П.Лукашов），

А·Н·季末舍夫斯基（А.Н.Тимошевский）］326

引言326

18.1在火力垃圾焚烧厂中等离子体热力重熔

所生成的灰分327

18.2医疗废物的处理332

18.3塑料废物的等离子体热力气化335

结论340

第19章用以改善粉尘煤燃烧和气化的生态和经济指标的

等离子体-动力工艺

［Е·И·卡尔片科（Е.И.Карпенко），

В·Е·梅斯谢尔列（В.Е.Мессерле），

В·С·佩列古多夫（В.С.Перегудов），

А·Б·乌斯季缅科（А.Б.Устименко）］341

引言341

19.1等离子体-动力工艺的主要原理及实现原理时

所应用燃料的特性343

19.2等离子体-燃料系统在粉尘煤热电站点燃煤和

它们混合物的实践活动348

19.3作为提高煤的反应能力和锅炉生态指标手段的

组合式等离子体气化器361

19.4动力煤的等离子体气化和综合加工364

结论366

第20章等离子体热化学制备煤任务的动力学和热力学计算

［В·С·佩列古多夫（В.С.Перегудов）］367

引言367

20.1粉尘煤火焰燃烧的等离子体稳定化计算367

20.2二阶梯等离子体-煤燃烧器的计算371

20.3用于等离子体点燃的能耗与2阶梯燃烧器中空气

流量调配之间关系的计算377

20.4煤的热化学制备过程特性的热力学计算 382

20.5热化学制备煤时用于点燃的比能耗和等离子体炬的

功率的计算385

结论391

第21章等离子体点燃系统在水煤燃料燃烧中的应用

［В·И·穆尔科（В.И.Мурко），

И·М·扎瑟普金（И.М.Засыпкин），

В·И·费佳耶夫（В.И.Федяев），

С·А·布罗夫琴科（С.А.Бровченко），

В·И·巴格良采夫（В.И.Багрянцев）］393

引言393

21.1水煤燃料点火和燃烧过程的特点393

21.2等离子体点燃系统在燃烧水煤燃料时的应用396

21.3水煤燃料燃烧的反应能力和稳定性401

结论402

第22章借助含等离子体化学纳米粉末的铸型和砂芯的

涂层提高铸件质量

［Г·Г·克鲁申科（Г.Г.Крушенко），

А·Н·切列帕诺夫（А.Н.Черепанов）］403

第23章大功率脉冲高频场与金属和合金相互作用的研究

［В·Г·休金（В.Г.Щукин），

С·Ю·谢尔比诺维奇（С.Ю.Сербинович），

В·В·马鲁辛（В.В.Марусин）］410

23.1过程模拟412

23.2过程的实验研究422

第24章工业等离子体炬中圆柱形阴极侵蚀的热机理研究

［А·С·安沙科夫（А.С.Анъшаков），

Э·К·乌尔巴赫（Э.К.Урбах）］429

编后记439

参考文献440

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