圆管型介质阻挡放电臭氧产生过程中的传热数值模拟

在介质阻挡放电臭氧产生过程中,电能大部分以热能的形式散发,且气体温度是决定臭氧产率和浓度的重要参数之一。受到研究手段和检测仪器精度的限制,关于能量转化和热量传递机理的实验研究难以开展。为此,首次采用数值模拟方法对介质阻挡放电臭氧放电室进行传热分析,并实验验证了该方法的可行性。模拟结果表明:气体温度从高压电极到玻璃介质逐渐降低,气体平均温度在短时间内快速上升后逐渐降低,而且冷却水进口温度、冷却水流量和冷却水通道宽度均对气体温度影响显著。研究结果能为气体温度的控制以及臭氧发生器的设计提供科学依据。     

高频平板型介质阻挡放电臭氧产生的试验研究

电源频率的适当增大能提高臭氧发生效率。针对目前臭氧发生器电源频率偏低的情况,采用合适的高频高压电源和放电室结构,进行了试验和模拟研究。试验研究了峰值电压、气隙间距对臭氧产生的影响。试验结果表明:气隙间距为1、2、3mm时,电晕起始电压分别约为4.1、6.5和8.04kV;气隙间距为1mm时,臭氧体积分数和臭氧产率最高分别为24.55×10-3和134g/(kW.h)。然后首次模拟并分析了臭氧发生器内的电场强度,气隙间距为1、2、3mm时,气隙中心区域的电场强度分别为280.545、261.672和227.311kV/m。电源频率为7.47kHz能有效地提高气隙中心区域的电场强度,进而提高所产生的臭氧体积分数和臭氧产率,降低了成本。     

空气中纳秒脉冲均匀DBD增加聚合物的表面亲水性

介质阻挡放电（DBD）产生的等离子体对于聚合物材料表面改性有着显著的效果,但在大气压下DBD通常表现为丝状放电导致处理不均匀,使其应用受限。为此采用单极性重复频率ns脉冲电源在常压空气中产生均匀DBD,利用不同的条件对聚对苯二甲酸乙二酯（PET）和聚四氟乙烯（PTFE）材料薄膜表面进行改性处理。结果显示均匀DBD能有效...     

DBD型臭氧发生器M型"缺口"现象的探讨

介质阻挡放电(Dielectnic Bannien Dischange,简称DBD)型臭氧发生器用高频逆变电源,在变压器初级观测到电压出现两次翻转过程,呈M形状,这里定义为电压M型"缺口".通过电压电流数据的采集对比,发现由于电流换向时间与IGBT导通时间不一致,导致容性负载通过变压器及IGBT体二极管向电源放电,使得...     

SPWM电源频率对DBD臭氧产生影响的试验研究

介质阻挡放电产生臭氧与工作频率关系密切,臭氧的产量、浓度与产率指标往往相互背离,研究工作频率对臭氧指标的综合影响有重要意义。SPWM电源与臭氧发生器负载的等效电路及仿真结果表明SPWM输出方波的基波为正弦波,幅值10%~95%可调,频率50~2 000 Hz可调,可方便地用于测试频率对臭氧产生性能的影响。搭建由145根放电单元组成的工业应用级臭氧发生器,设计单相三阶SPWM臭氧电源,试验结果表明：谐振频率点随调制度的改变、运行电压的高低会有些变化,当工作频率略低于谐振频率时,发生器性能指标较好,当工作频率大于谐振频率时,臭氧浓度、产率等性能指标出现较大幅度下降。该装置SPWM电源在三种不同的试验路径下,均可优选出合适的工作频率,其中一个优选工作频率为810 Hz,此时臭氧产量为2 095 g/h,臭氧浓度为150.7 g/m³,产率为135.1 g/（kW·h）。     

DBD型中高频臭氧发生器的动态负载特性

在试验装置上测量了不同频率下DBD型臭氧发生器的V-A特性和放电功率，研究了臭氧发生器这种特殊负载的动态电容、功率因数等的变化规律。指出：（1）在供电的每半个周期内出现微放电时，反应器的负载特性都发生急剧、跳跃地变化，发生放电时总动态电容变为未放电时的几倍。（2）反应器的功率因数Pf随电气参数的不同而变化，如果波形和频率相同，在反应器工作电压范围内存在功率因数Pf的最大值。此外，基于以上负载特性的研究，简要讨论了中高频臭氧发生器中电源/反应器的匹配、电气参数的优化等问题。     

空气介质阻挡放电型间接低温等离子体系统性能实验分析

利用自行设计的同轴圆柱介质阻挡放电(DBD)型低温等离子体(NTP)反应器,对用于分解柴油机排放污染物的间接NTP(INTP)系统性能进行实验研究,分析了供电电压峰峰值、供电频率、供气体积流量和放电区域温度等参数对产生的O3、NO2、NO等活性物质体积分数的影响。结果表明:O3、NO2体积分数随供电频率先增加后减小,电压峰峰值过高不利于O3、NO2的生成;放电区域的温升将加速O3的热分解效应,故需控制放电区域温度;加大供气体积流量将降低INTP产物体积分数,但单位时间内产物体积将增加。研究结果对开发用于分解柴油机排放污染物的空气DBD型INTP系统,优化它与不同后处理装置的匹配有重要指导意义。     

空气中介质阻挡大气压辉光放电特性的研究

采用筛网电极和聚对苯二甲酸乙二醇脂(PET)薄膜作为阻挡介质的介质阻挡放电(DBD)结构在空气中产生大气压辉光放电(APGD)。通过测量空气中APGD的电气特性和发光强度空间的分布特性,比较了它们与丝状DBD的区别: 通过研究APGD的放电特性,分析了空气中APGD的放电机理。实验结果与分析表明,采用该电极结构可以在空气中产生APGD,空气中APGD的放电特性与丝状DBD具有明显的区别,筛网电极起到了在气隙击穿前产生电晕放电对驻极体阻挡介质充电的作用。     

介质阻挡放电和介质阻挡电晕放电的特性比较

研究了平板-平板电极和线-管电极两种电极结构的放电特性,通过测量电压-电流波形图及放电发光图比较了它们的区别,并从放电机理角度对试验结果做出了解释。结果表明,平板-平板电极介质阻挡放电表现为微放电脉冲形式,而线-管电极结构介质阻挡电晕放电由于线电极的电晕效应,使得放电更为稳定。     

可控谐振的DBD型臭氧发生器电源

基于DBD型臭氧发生器的负载特点及其系统中固有谐振的问题,提出了一种可控谐振的DBD型臭氧发生器的电源结构及控制方法。利用系统的固有谐振特性,采用同步控制的方法,让谐振的过程受控,从而避免了固有谐振给DBD系统带来的危害。给出了可控谐振DBD系统的工作原理,并讨论了此DBD系统的特点和性质。在DBD臭氧发生器样机的基础上给出了DBD系统的控制策略,并结合试验讨论了可控谐振的DBD型臭氧发生器电源系统的频率选择和电源系统效率等问题,给出了具体的设计建议。结合电路的特点和具体的试验结果,讨论了DBD系统电源的软开关特性及其对电源效率的影响。通过原理分析和试验验证情况,可以证明可控谐振电源适用于DBD型臭氧发生器系统的使用,并克服了系统固有谐振带来的影响。     

Low-power high-voltage high-frequency power supply for ozone generation

A low-cost high-frequency power supply for ozone generation is presented in this paper. The paper addresses two important issues. Firstly, the ozone reactor is tested at high frequency and a new model of this type of load is proposed. Secondly, the power supply stage is presented and analyzed, obtaining some important characteristics that allow the correct design of this power converter. Simulation and experimental results are also provided to evaluate the possibilities of the proposed converter.     

Ozone generation in dry air using pulsed discharges with andwithout a solid dielectric layer

Energy efficient generation of ozone is very important because ozone is being used increasingly in a wide range of industrial applications. Ozonizers usually use dielectric barrier discharges and employ alternating current (ac) with consequent heat generation, which necessitates cooling. In the present study, very short duration pulsed voltage is employed resulting in reduced heating of the gas and discharge reactor. A comparison of ozone generation in dry air using a coaxial concentric electrode system with and without a solid dielectric layer is reported. Two types of dielectric layers were employed, ceramic and polyvinylchloride (pvc). The effects of peak pulsed voltage (12.5 to 62 kV), reactor length (0.1 to 1 m), pulse repetition rate (25 to 400 pulses per second, pps), gas flow rate (1.5 to 3.0 1/min) and variation of the pitch length of the spiral wire forming the central electrode (5 to 10 mm) on the concentration and production yield of ozone (g/kWh) are reported. A comparison is made between the performance of discharge reactors with (ceramic reactor Type IIC and pvc reactor Type IIP) and without (reactor Type I) a dielectric layer, using the same electrode gap separation (15 mm) and reactor lengths (0.157 and 1 m). High production yields of ozone in dry air of ~125 52 and 60 g/kWh were obtained when using, respectively ceramic, pvc, and no dielectric layer, for a fixed pulse rate of 100 pps, 15 1/min now rate and for a relatively short length of the reactor of 157 mm     

Experimental study of lightning rods using long sparks in air

This paper describes a series of long spark investigations that were carried out to study the leader initiation process, strike probabilities and the protection area of lightning rods. The tests involved the breakdown of different configurations of air gaps, 5-26 m in length, using lightning rods of differing geometries. The objectives of these tests were to: (i) obtain an estimate of the "critical radius" using an inverted rod-plane configuration and compare this with previous values; (ii) investigate the effectiveness of "sharp" vs "blunt" lightning rods as strike receptors; (iii) obtain estimates of some of the streamer-leader parameters that are important in studies of lightning attachment; and (iv) develop new ways of testing lightning rods with long sparks. Estimates of the critical radius were found to he a little lower than previous values, a recommendation is made with respect to the minimum air gap for "competition tests" between lightning rods, a minimum current condition and critical streamer length is specified for leader inception from lightning rods, and a novel experimental configuration is proposed, tested and discussed.     

高频介质阻挡放电降解甲苯的实验研究

甲苯作为一种广泛使用并非常有害的有机废气,已在很多场合对人类健康构成严重威胁。为此,采用高频交流高压电源,通过介质阻挡放电产生低温等离子体,用来去除甲苯污染物,进一步优化等离子净化系统。从电路原理和介质阻挡放电原理实验研究了反应器结构、电压、频率和功率对甲苯降解率的影响,并分析了降解产物及其降解机理。实验结果表明,99陶瓷作介质阻挡层更有利于甲苯的降解;频率、功率和降解率之间的关系并非单纯的线性关系,f=f0时,放电负载得到最大功率,降解率也达到最高值。色质联用检测仪(GC-MS)的检测发现,中间产物包括醛类、醇类、酰胺类及带有苯环的衍生物等4类有机物。     

典型调节方式下串联谐振供电的DBD型臭氧发生器负载调节特性研究

利用介质阻挡放电型(Dielectric Barrier Discharge,DBD)臭氧发生器的线性化等效电路,得出了串联谐振供电下DBD型臭氧发生器系统电路模型,并利用电路模型推导了DBD型臭氧发生电路的约束方程。基于这些约束方程对DBD型臭氧发生器在PFM(Pulse Frequency Modulation)、PAM(Pulse Amplitude Modulation)和CLI(Change Load Impedance)三种典型调节方式下的负载调节特性进行了理论分析和实验验证。理论分析和实验结果表明,在PAM调节方式下,DBD型臭氧发生器负载调节特性具有良好的线性特性,能实现DBD型臭氧发生器放电功率的平滑调节,是一种较为理想的调节方式。     

介质阻挡放电和介质阻挡电晕放电灭菌效果的试验研究

应用介质阻挡放电(DBD)和介质阻挡电晕放电 (DBCD)产生的低温等离子体,对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌进行杀灭试验的结果发现,在90s内DBD和DBCD都对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的杀灭对数值KL达到了5。 DBCD使两种菌株减少的速度大于DBD。DBD和DBCD都使大肠杆菌减少的速度大于金黄色葡萄球菌。     

减免空蚀掺气浓度的试验研究

本文在直流式水洞中用先进的量测仪器设备对减免空蚀的最低掺气浓度进行了系统的试验研究。通过对不同掺气浓度、不同配合比混凝土试件的空化空蚀试验,提出减免空蚀最低掺气浓度与高速水流速度的关系,给出不同掺气浓度时空化区的流态,比较了空蚀区掺气与不掺气情形的时均压力,并系统地观察了空化空蚀噪声随掺气量的变化。     

结合高频感知的大气偏振模式生成方法

大气偏振模式是一种稳定的自然属性,其在导航、探测等领域有广泛的应用,但由于自然环境以及周边建筑物遮挡的影响,在同一时刻获取的大气偏振信息是局部且不连续的,导致其在实际应用中受到影响。现有方法主要对大气偏振模式进行大范围图像的修复,对于高频信号的修复精度十分有限导致边缘模糊。针对该问题,本文采用软分割软合成的方法,对偏振信息进行冗余分割并合成,避免了高频信号的丢失,挖掘每个局部中的高频信号特征,并根据大气偏振模式时空连续性合理推测,保证重构的信息与真实信息维持一致,从而生成完整连续的大气偏振信息。实验结果证明,本方法能够很好地重构大气偏振模式中缺失的偏振信息,在云层干扰大于40%的实测重构实验中,本文方法的SSIM和PSNR得分相较于其他方法提高了26%和12%。     

高频振捣对混凝土含气量、抗冻性和气泡参数的影响

采用水利水电工程常用的4种引气剂,配制水胶比为0.40、0.45和0.55的二级配混凝土.检测高频振捣对混凝土含气量和抗冻性的影响.结果表明,水胶比相同时,含气量损失率基本上随着高频振捣时间的延长而增大;高频振捣时间相同时,含气量损失率随着水胶比的增大而增大.水胶比为0.40时,掺加优质引气剂的混凝土的抗冻性对高频振捣并不敏感;水胶比为0.45时,高频振捣60s和90s后混凝土的抗冻性明显下降;水胶比增加至0.55时,混凝土的抗冻性随着高频振捣时间的延长迅速下降.同时,高频振捣对混凝土的气泡参数有明显的负面影响.根据试验结果,对混凝土的高频振捣时间提出要求,供施工参考.     

燃用准东煤的旋风炉空气分级方式试验研究

为降低旋风燃烧NOx排放,需要在保证稳定液态排渣的前提下研究合适的空气分级方式。本文结合准东煤的黏温特性建立液态排渣模型,计算确定主燃区过量空气系数,并在1台旋风炉上开展空气分级燃烧试验。结果表明:液态排渣旋风炉燃用流变性好的准东煤时,主燃区过量空气系数可以减小到0.8;切向二次风采用“上大下小”配风,三级风率分别为20%、10%和10%,燃尽风率为30%~35%;主燃区到燃尽风喷口的停留时间应大于0.62 s;旋风炉采用深度空气分级燃烧时,NOx排放质量浓度可降低30%以上,锅炉热效率下降0.22%,主要由渣中未燃尽碳含量上升引起。