线-板式静电除尘器芒刺电晕线放电特性

芒刺电晕线具有优良的放电特性,在静电除尘器中得到了广泛应用。为研究芒刺电晕线的结构参数和极配参数对电晕线放电特性的影响,以常用的4种芒刺电晕线作为研究对象,建立了静电除尘器机理的实验台。从收尘极板上电晕电流密度大小和分布两个方面对芒刺电晕线的放电特性进行了实验研究,考察了芒刺高度h、光管直径d和异极距H对芒刺电晕线放电特性的影响。结果表明:相同工况下,6钉型芒刺的电晕电流密度较大,RS芒刺的电晕电流分布较均匀;芒刺电晕线的结构参数和极配参数对芒刺电晕线放电特性的影响,可以近似等效为平均电场强度对芒刺电晕线放电特性的影响;平均电场强度E和电晕电流密度J、电晕电流密度分布标准差σ之间满足二次函数关系。研究结果为芒刺电晕线的设计、静电除尘器的极配方式和电源选择提供了参考依据。     

离子风对静电除尘器中颗粒物脱除的影响机制研究

静电除尘器中电晕放电产生的离子风是影响颗粒迁移和沉积的重要因素,通过建立多过程耦合的静电除尘器数值模型,研究了不同极配型式静电除尘器的电场分布特性及离子风对空间流场和颗粒物脱除的影响规律。结果表明,针刺电极电场强度和离子电荷密度的最高值均略高于芒刺电极,但是芒刺电极的静电场分布更加均匀。在外加电压为60k V时,针刺电极和芒刺电极的离子风最高流速分别可达7.91m/s和4.62m/s,离子风会促进荷电颗粒向收尘极板运动,同时也会形成近壁高速区造成堆积颗粒的不均匀分布并导致二次扬尘。由此,针对不同形式静电除尘器提出了合理调整放电电极结构方法,进行离子风调控以强化颗粒物脱除。     

芒刺电除尘器板电流密度分布及芒刺间距优化

芒刺电除尘器在工业烟尘净化中的应用日益广泛,而提高芒刺电除尘器的收尘性能,优化芒刺式电晕极的极配参数,应了解接地极板电流密度的分布规律。为此首先使用边界探头法(BP法)测定不同极间距和不同外加电压下的单根芒刺电除尘器的极板电流密度分布,证明了芒刺式电晕极接地极板电流密度分布符合n=4的t分布规律。然后用同样的试验方法测定了具有2根芒刺的极板电流密度分布,发现在接近两芒刺中间时,电流会突然衰减为零,从而明确了芒刺电除尘器的极板电流密度分布形态。最后,用最大电流原理试验确定了芒刺电除尘器的最优芒刺间距。结果表明,最优芒刺间距几乎不受外加电压和异极距的影响,在给定的外加电压和异极距条件下,芒刺优化间距约5cm。     

芒刺线–板式电除尘器内离子风特性研究

利用3D粒子图像测速法(particle image velocimetry,PIV)技术测定不同放电电压、不同板间距下芒刺线-板电除尘器内部离子风的特性。实验结果表明:电除尘器通道内离子风最大速度出现在距离芒刺尖端25±3mm处,且加速区内离子风速度V与距离芒刺尖端的长度L、放电电压U符合一非线性方程。对近壁区离子风速度进行分析,发现离子风的X向分速度关于芒刺线对称,最大值出现位置与Y向分速度一致,均出现在正对芒刺尖端的极板处;Z向分速度占比最大,是决定近壁区离子风速度大小的重要因素。     

棒极外形对SF6棒-板短间隙流注放电特性的影响

为研究SF_6绝缘设备中可能存在的不均匀电场环境对绝缘性能的影响,从微观角度解释不均匀电场对SF_6流注放电特性的影响,建立流体动力学-化学反应混合模型,数值仿真棒-板间隙的SF_6流注放电过程。改变棒尖端外形以及棒极半径,仿真锥尖头、球头、平头等3种棒电极下棒-板短间隙的SF_6流注放电特性。结果表明:棒极外形对SF_6短间隙放电特性影响显著,不同外形棒极在初始放电阶段存在不同的电场分布,锥尖头棒尖端外形流注注头电场峰值最大,发展速率更快,流注发展速率随放电间隙的增大而减小,而平头棒尖端外形流注的放电通道半径最大。棒极半径的增大使流注头部电场强度以及平均电子能减小,流注发展速率减慢。     

负极性雷云电场下棒电极电晕放电模拟实验

为研究雷云电场作用下地面目标物尖端电晕放电过程及其形成电场条件,设计了板棒分离式板-棒板放电电极结构,模拟雷暴电场作用下避雷针尖端附近电场的空间分布,与实验回路、观测系统共同构成了模拟雷暴过程避雷针尖端放电实验综合观测平台。实验获取了雷云背景电场下棒电极尖端电晕放电过程与不同类型电晕的放电特征。根据实验结果,得出了板-棒板间隙下不同电晕类型形成的电场判据,可为雷暴过程中避雷针的电晕空间电荷对防雷性能影响研究提供数据支撑。     

不同电极间距下纳秒脉冲表面介质阻挡放电分布特性

电极间距是表面介质阻挡放电(SDBD)的一个重要结构参数。通过实验研究和仿真计算,研究电极间距对纳秒脉冲SDBD等离子体分布特性的影响,并从理论上分析类弥散和离散通道两种等离子体分布的形成机制。实验研究表明,电极间距是造成两种典型特性及不同等离子体分布的关键结构参数。通过对放电区域外电场的仿真计算发现,不同电极间距下外电场分布形态和数值的差异,是形成两种不同等离子体分布模式的直接原因。结合气体放电基本理论,分析认为:等离子体类弥散分布是由于流注前向发展和横向激发电离同时在起作用,而离散通道分布是因为流注通道以前向发展为主、横向电离作用较弱;两种等离子体分布模式形成的根本原因在于电场随时间的增大率和随空间的减小率以及流注通道的发展速度之间的匹配。     

双平行电极场畸变气体火花开关电极优化与实验研究

为适应新型低电感电容,笔者优化设计了应用于电缆绕组型直线脉冲变压器的新型双平行电极场畸变气体火花开关。对触发电极处于主放电通道和未处于主放电通道的两种电极结构进行了仿真模拟,通过模拟发现不同触发电极位置对开关电场分布无明显影响。分别对触发电极不同位置的场畸变火花开关进行实验,开展了不同电极结构的静态耐压、触发延迟实验。实验数据表明,触发电极处于主放电通道上时,开关的静态特性和触发特性较好。     

国产600MW机组电除尘器存在的问题及处理

对哈尔滨第三发电厂3号炉电除尘器存在的效率低问题进行了系统的总结,并从第一电场放电极线在运行中经常断线短路跳闸而加不上电压、收尘极的振打周期不合理、电除尘器漏风问题、电除尘器的气流分布不均、电除尘器灰斗料位高等方面剖析了原因,经大量试验和研究,建议加设负压自动清扫装置、增大极板问题、放电线选用管状芒刺线等措施。     

棒尖端外形对低气压下棒-板间隙直流放电特性影响研究

为研究棒尖端外形对低气压下棒-板间隙直流放电特性的影响,利用低气压放电试验平台在2~20 k Pa气压下对锥尖头、半球头以及平头3种棒电极在100~300 mm间隙内进行直流电压放电试验,并通过仿真对不同棒尖端的放电特性试验结果进行验证。结果表明:棒尖端外形会对低气压下棒-板间隙的放电电压产生影响,击穿电压幅值从小到大依次为:锥尖头、半球头、平头;锥尖头棒和平头棒尖端存在局部电场极不均匀点,而半球头棒尖端电场分布较为均匀;随着气压的上升,棒-板间隙的U50%-P曲线呈稳定上升趋势。     

皮秒脉冲细胞实验装置的设计与仿真优化

为在相同ps脉冲源输出电压下获得更高的电场强度以进行细胞实验,基于已有研究成果,设计了ps脉冲细胞实验装置,给出了信号不失真传输措施;并采用有限元法和CST建立了细胞实验装置的3维模型,综合考虑ps脉冲信号不失真传输、电场强度足够大以及电场均匀度良好3个重要指标后,对托针和电极池的相关参数进行了仿真优化。结果表明:采用所设计的实验装置传输电磁波时,其反射波幅值较小,并能产生强度较大的电场;托针直径对电极池中的电场分布具有影响,宽托针产生的电场更加均匀、反射波幅值更小;电极池中电场均匀度随极板厚度的减小先增大后减小。根据仿真结果,当托针直径取5 mm、极板厚度在0.66~0.70 mm之间时,电极池中的电场强度足够大且均匀度较好。     

绝缘子表面污层位置对流注放电的影响

为研究流注的产生和传播对污闪过程的影响因素,利用3电极结构,通过光电倍增管得到的光脉冲信号来检测流注在极板间的传播过程,得到了流注的传播概率曲线和传播速度。通过比较测量结果,对绝缘子表面不同位置涂覆污秽层时的传播特性进行研究。研究表明:污秽带的位置对流注的稳定传播电场影响很大,污秽带涂覆在绝缘子表面上、中、下3个位置时,流注放电的稳定传播电场分别为503、598、646 kV/m;外加电场相同时,流注的传播速度随着污秽带向下移动而不断减小。仿真计算的结果表明:污秽带涂覆不同位置时绝缘子表面电场分布畸变很明显,污秽带位置不同,电场畸变也有所不同,在污层区域平均电场有明显减小。污层影响绝缘子表面的电场分布,导致流注传播特性产生变化。     

大尺度大气压均匀介质阻挡放电等离子体射流的生成特性研究

搭建了一种能够生成大尺度大气压氮气均匀介质阻挡放电等离子体射流的电极结构实验装置。利用电场仿真软件和流体仿真软件研究了该电极结构的电场分布和流场分布;通过实验,分别对放电特性和射流特性进行研究。结果表明：采用厚度不均匀的阻挡介质,有利于在放电间隙中形成产生起始放电的亚毫米间隙,有利于沿电子崩的发展方向形成产生均匀放电的先大后小的电场分布,进而在大气压氮气或空气中实现较大区域的均匀介质阻挡放电。在实验中,利用气流的作用,在大气压氮气中实现了长10 mm、宽15 mm的大尺度等离子体射流。     

静电除尘极配方式对烧结机头微细粉尘收集效率的影响分析

为了寻找烧结机头烟气中微细颗粒物超低排放的方法,实验采用圆线、芒刺电晕线和传统、开孔型收尘极板进行组合,构成多种极配结构。通过分析不同极配结构下的收集效率及粉尘粒径分布,研究了影响烧结烟气中微细颗粒物捕集效果的因素。结果表明:粉尘粒径分布、流场结构是影响除尘效果的重要因素;开孔型收尘极板改变了放电空间的气流分布,实现了对PM2.5、PM10等超微细粉尘的高效捕集。其中,芒刺-孔板极配结构的除尘效率可达99.00%,可使烧结机头除尘机组末级电场颗粒物的排放密度低至5 mg/m3以下,达到了超低排放。     

初始种子电子团对短空气间隙流注放电行为的影响

流注放电过程中初始种子电子团的形成数量及位置具有随机性,为揭示初始种子电子团对流注放电行为的影响,建立流体动力学-化学反应混合模型,数值仿真大气压下棒-板间隙为5 mm的流注放电过程。模型包括电子、正负离子连续性方程、电子平均能量方程和电场的泊松方程以及23种粒子间化学反应。分别在模型中对密度峰值和分布位置预设置3个不同数值,研究初始种子电子团密度峰值和分布位置对空气间隙流注放电行为的影响。结果表明:初始种子电子团密度峰值的增加只会加速流注的形成,不会影响流注的时空变化规律;而分布位置的改变会影响流注的时空发展特性,初始位置与棒电极的距离越远,形成的流注到达板电极的时间愈短。     

微环境对高压开关柜电场分布及绝缘净距离的影响研究

潮湿污秽等微环境极易引发高压开关柜放电或绝缘击穿故障.为提高开关柜设计及运行水平,本研究对高压开关柜微环境下的内部电场分布特性及绝缘净距离进行仿真计算研究.首先基于COMSOL仿真软件建立40.5 kV高压开关柜母线室多物理场有限元仿真模型,获得开关柜母线室中温度、湿度分布.利用数值分析方法研究有无微环境下的电场分布特性,基于空气流注放电起始判据,利用COMSOL与MATLAB软件计算微环境下的绝缘净距离.最后研究微环境下不同绝缘隔板布置参数(厚度和位置)对电场分布和绝缘净距离的影响.结果表明:在高温高湿的环境下,母线室最高温度可达347.15 K,整体温度呈现上高下低的梯度分布;绝缘隔板处于低温高湿度区域,容易积聚湿污;微环境下母排尖端电场和绝缘净距离降低,但绝缘隔板表面电场增大,沿面闪络概率增大.     

针-环与针-网电极液体EHD泵静态驱动力的实验研究

为验证离子拖拽效应与异电荷层传导效应在尖端电极EHD泵中能否共存,设计了单针-环与针-网EHD泵,该结构避免尖端电极金属底座对实验产生的影响,测量了无座单级单针-环与针-网EHD泵的静态驱动力,并以更加精确的模型分析了电极间电场方向、工作液体老化程度、电极间距等因素对针-环与针-网电极EHD泵驱动力的影响,并运用Ansoft Maxwell软件对电极间电场分布进行了仿真。结果表明,离子拖拽效应与异电荷层传导效应在尖端电极EHD泵中可以共存,但两种效应并不是线性叠加的,而是相互削弱的;针-环与针-网电极液体EHD泵存在阈值电压;减小电极间距与增加环电极宽度均可提高针-环与针-网EHD泵的驱动力,而工作液体相对介电常数对其影响不大;实验还证明,尖端电极EHD泵具有明显的极性效应。     

电极结构对介质阻挡放电参数的影响研究

为了优化介质阻挡放电(DBD)反应器设计,提高放电效率,提出一种针阵列芒刺状棒电极结构。利用电压-电荷Lissajous图形法,研究了光滑铜棒、螺纹铜棒和针阵列芒刺状铜棒电极等反应器电极结构对DBD放电参数的影响。实验结果表明,随着外加激励电压的升高,5种电极结构的放电功率P和平均放电电流Im及周期传输电荷量Q都随之增大。相同激励电压下,针阵列芒刺状棒电极的P、Im、Q值最大。针阵列芒刺状铜棒电极的气隙等效电容Cg随电压的升高呈震荡形式增加,而光滑电极和螺纹电极的Cg随电压的升高呈减小的趋势。研究结果表明,针阵列芒刺状铜棒电极更有利于挥发性有机物的去除,针间距越小,能量利用率越高。     

初始种子电子对SF_6间隙放电行为的影响

基于流体理论和气体放电特性,数值模拟了大气压下充满SF6气体的板电极8 mm间隙的放电过程,在建立二维光致电离-流体动力学放电模型基础上综合考虑了SF6气体的理化性能。根据气体放电现象的物理本质及模拟结果,从微观机理上开展对放电电子、电场以及电子漂移速度在放电过程中时空分布的研究,获得了以上物理量随初始放电因素变化的时空特性。结果表明:初始种子电子团密度峰值N0与空间电子、电场强度分布以及电子漂移速度分布的变化梯度密切相关;初始种子电子团分布位置z0虽然也对以上微观参量造成一定影响,但主要作用体现在改变流注发展过程的时空尺度上。     

全钒液流电池电化学极化理论研究

以全钒液流电池电化学反应机理为基础,建立了电池二维数值模型,并应用此模型研究了电解液钒离子浓度、充放电电流密度以及碳毡孔隙率对电极极化行为的影响。结果表明,电极孔隙率不仅影响电极极化电压分布,而且也是决定电池充放电性能的重要因素之一。