大气压He中2维射流阵列放电特性的影响因素

为获得大气压大面积射流低温等离子体,在大气压He中产生稳定的2维射流阵列放电,并通过发光图像、电压电流波形、Lissajous图研究其发光特性和电气特性。在此基础上,研究了电极结构、电压幅值、气体体积流量对2维射流阵列放电特性和均匀性以及射流长度、放电功率和传输电荷等关键放电参数的影响。结果表明:针–环和针–环–板结构的射流阵列在一定条件下都能产生均匀、稳定的等离子体射流阵列。电压幅值的增加对放电均匀性影响不大,但能有效提高射流阵列的放电功率和射流长度,从而提高射流阵列放电强度;气体体积流量对放电强度影响较小,但对放电均匀性影响较大,因此增大气体体积流量可以提高放电均匀性;电极结构对放电功率和传输电荷影响较少,在电压幅值、气体体积流量较小的情况下,板电极的引入有助于获得更长的射流。     

大气压氩等离子体射流的放电特性

为了深入地理解大气压等离子体射流放电机理和优化其放电效率,通过对大气压氩等离子体射流的电压电流波形和Lissajous图形等电气特性的测量及发射光谱和发光图像等光学特性诊断,研究了外电极距石英玻璃管口不同距离时,氩等离子体射流放电的放电特性和演变规律。计算放电功率、传输电荷量、电子激发温度、分子振动温度和分子转动温度等主要放电参量后,研究了它们随外加电压增加的变化趋势,并结合放电机理对所得实验结果进行了分析。结果表明,氩等离子体射流主要产生的粒子有OH、N2、Ar和少量的O,随着外电极位置的不同,气体温度在317～395K之间变化,为典型的低温等离子体;外电极位置影响放电模式和放电起始电压,在氩射流阶段,电子激发温度在不同外电极位置条件下相差不大。当外电极距离管口40mm时,外加电压幅值达8kV时,放电功率和传输电荷最大,放电效果和发光强度也最强,由Penning效应产生的OH谱线强度也最强,因此,用于聚合物材料表面改性等应用时,可以采用此运行参数,以达到更好处理效果。     

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。     

内电极直径对大气压氩等离子体射流放电特性的影响

为了研究电极结构对大气压等离子体射流放电特性的影响,通过氩等离子体射流的电压电流波形和Lissajous图形等电气特性的测量以及发射光谱及发光图像的光学特性的诊断,研究了内电极直径对氩等离子体射流放电特性的影响。实验研究了内电极直径分别为0.5、0.95、1.6 mm时,氩等离子体射流放电的演变规律,并进一步计算得到了放电功率、传输电荷、电子激发温度、分子转动温度和振动温度等,分析了它们随内电极直径变化的规律及机理。结果表明,氩等离子体射流放电可分为电晕放电、DBD以及射流形成3个阶段,这3个阶段可通过测得的电气特性和发光特性进行区分。内电极直径对氩射流特性的影响主要表现在射流阶段:随着电极直径逐渐减小,放电面积增加,放电变强,相应的放电电流脉冲的幅度和激发态粒子数量增加,放电功率和传输电荷也更多。内电极直径越小,分子振动温度、分子转动温度和电子激发温度也越小。分子振动温度和分子转动温度随电压幅值的增加而增大。     

大气压放电氦气等离子体射流特性

为研究大气压下不同氦气等离子体射流结构的电特性及其射流影响因素,对外表面双电极、针-环电极、单电极结构下的大气压放电氦气等离子体射流特性进行了实验分析。分别观测、对比了不同实验条件,如电极位置、电极尺寸、外加电压和气体体积流量等,对等离子体射流的影响。结果表明:外表面双电极和针-环电极结构均可实现稳定的多脉冲放电;处于层流状态时,3种结构下等离子体射流长度均随着电压的升高而变长;当针-环电极结构的接地电极远离喷口,或是单电极结构的高压电极远离喷口时,射流长度均会缩短;外表面双电极和单电极结构中,高压电极宽度的增大会使射流长度变长,但针-环结构中电极宽度增大反而会导致射流长度缩短;针-环电极结构的伏安曲线、功率特性曲线均比外表面双电极结构的对应曲线"陡",且针-环电极结构的放电功率相对较高。     

Ar/O2和Ar/H2O中大气压等离子体射流放电特性的比较

为了比较大气压下Ar/O2和Ar/H2O等离子体射流放电特性的区别,混入相同含量的O2和H2O,通过测量电压电流波形,Lissajous图形,发光图像,发射光谱等放电特性,研究了两种气体工作时,等离子体射流的放电特性和演变规律.计算放电功率、传输电荷、电子激发温度、分子振动温度、分子转动温度等主要放电参量后,研究了它们随外加电压幅值的变化趋势,并就趋势图和实验结果做机理分析和讨论.研究结果表明,两种气体下等离子体射流的放电形式为电晕放电、DBD以及射流形成等三个阶段,随着电压的增加,两种气体的射流长度不断增加.两种气体的发射光谱图中,产生的主要发光粒子均为OH、Ar、N2和O,气体温度在300～650K范围内,属于低温等离子体.在外加电压幅值为7～9.5kV范围内,Ar/H2O等离子体射流光谱强度要强于氩氧,通过对电子激发温度和分子转动温度的计算,发现Ar/O2和Ar/H2O的电子温度相差不大,但是Ar/H2O有更低的气体温度,更有利于处理热敏感材料.     

大气压氩气等离子体射流长度的影响因素

为了研究不同大气压氩气射流结构的放电特性以及气流速率、外施电压和电极结构对射流体长度的影响,设计了外表面双电极、外表面单电极和中心同轴电极3种不同结构的氩气等离子体射流装置,并结合气体动力学和静电场进行了分析。实验结果表明,随着气流速率的增加,射流管内的氩气流动状态会经历从最初的层流态到中间的过渡态再到最后的湍流态的过...     

大气压Ar/H_2O等离子体射流的放电特性

为促进大气压Ar/H2O等离子体射流放电在材料表面改性、等离子体医学及环境工程等方面的应用,研究了大气压Ar/H2O等离子体射流放电模式和放电参量。测量了这种射流在不同外加电压下的电气特性、发光特性及光谱特性,并据此计算得到主要放电参量,如放电功率、传输电荷、电子激发温度、分子振动温度以及转动温度等随外加电压的变化规律。结果表明:随着外加电压的增大,大气压Ar/H2O等离子体射流放电模式可分为电晕放电、介质阻挡放电和射流放电3个阶段,并可通过电压电流波形图和发光图像进行区分。Ar/H2O等离子体射流产生的粒子主要有Ar、OH以及少量的O和N2等。随着外加电压的增大,放电功率、传输电荷及主要粒子(包括OH)的谱线强度都随着外加电压的增大而增大。当外加电压从7 kV增加到9.5 kV时,分子振动温度和转动温度随着外加电压的增大而增大,其变化范围分别为1 000~2 200 K和350~550 K。当外加电压为9.5 kV时,电子激发温度为0.646 eV。     

介质阻挡放电等离子体射流装置的实验研究

基于介质阻挡放电的形式,设计并制作了两种等离子体射流装置:一种内电极裸露;另一种内电极覆盖有石英玻璃。笔者对两种不同电极等离子体射流装置的特性进行了测量。在中频正弦电源通入Ar的情况下,测量了放电的李萨如(Lissajous)图、放电的图像和放电的光谱图;并且分别由放电的Lissajous图和光谱图,计算得到了放电的功率和电子激发温度。实验结果表明:在外施电压保持不变的情况下,气流对于放电的功率和电子的温度几乎没有影响;通过对比两种射流装置的电学和光学特性发现,与内电极覆盖有石英玻璃的等离子体射流装置相比,内电极裸露的情况下,其放电的功率和电子激发温度均比较大。     

螺旋针-环结构等离子体射流放电过程分析

为降低气体的击穿和维持电压,设计一种螺旋针-环电极结构的等离子体射流装置,研究不同电压下的放电电压、电流波形。研究表明,氦气等离子体射流放电可以分为电晕放电、介质阻挡放电和射流放电三个阶段,并且可以通过放电电压、电流波形的特征进行区分。分析可知,射流管管径较大时,采用螺旋针状内电极结构可以减小电极间的平均气体间隙距离,从而降低气体的击穿和维持电压,使放电更加容易进行;电压反向过程中残留电荷使得合成电场得到加强,气体将"提前"发生放电;由于电极结构的不对称,气体在正半周期更容易发生放电,放电产生的电流脉冲数目更多,电流值更大;随着外加电压增大至14k V,放电最终过渡到丝状放电状态。     

等离子点火技术的应用一例

介绍了襄樊发电有限责任公司4号机组等离子点火装置改造方案、设备安装调试、使用中出现的问题及采取的措施。改造后点火系统能满足少油点火和低负荷稳燃要求,节油效果很好。     

Effects of arc current and electrode size on electrode erosion in ac plasma torches

Heavy erosion of the electrode is a problem in using ac plasma torches. In a series of our studies, the effects of electrode stem size (diameter and length) and tip shape on the electrode erosion were clarified at a low current of 200 A. In this paper, on the basis of the 200-A data, in order to reduce the electrode erosion with the current increased, the effects of current and electrode size on electrode erosion were clarified experimentally and analytically between 100 and 550 A. The electrode used was of solid type and the material was tungsten containing 2 wt% of lanthanum oxide. The plasma gas was argon. Main results are as follows. (1) As the current increased, the electrode erosion increased linearly. In the case of thin electrodes (8 mm ø), between 450 and 550 A, the electrode tip was molten partially and the electrode erosion increased rapidly over 5 mg/h. However, for thick electrodes (13 mm ø), the electrode erosion did not increase rapidly. (2) The temperature distribution along the electrode axis was calculated. As a result, a good correlation was obtained between the calculated temperature of electrode tip and the measured electrode erosion. As the tip temperature decreased to 3000 K (cf. tungsten melting point: 3660 K), the electrode erosion decreased below 5 mg/h of the linearly increasing range.     

放电等离子体臭氧发生技术研究现状与进展

介绍了国内外放电等离子体臭氧发生技术的研究进展,主要包括原料气体、电极形式、介电体材料、放电形式和电源的研究。指出了在主要原料气体中添加经济实惠、无毒无害、少量甚至微量气体的研究是臭氧产生原料气体的研究方向,同时,低能耗、高浓度、大产量的臭氧发生技术是臭氧发生器的发展趋势。     

电流体动力等离子体发生器低电极封装实验研究

电流体动力(EHD)等离子体发生器产生的常压等离子体可以在不存在机械活动部件的条件下把电能转化为空气的动能,在气流控制领域具有巨大的发展前景。但是目前EHD等离子体发生器的能量转化效率仍然很低。笔者通过实验探讨了利用Kapton将低电极进行封装对EHD等离子体发生器产生的影响。实验表明,低电极进行封装后低电极附近及电压周期负半周内的等离子体的产生被有效抑制,等离子体发生器产生的气流速度增加,能量转化效率得到显著提高。     

等离子体反应器结构与电极参数对灭藻效果的影响

随着水体富营养化的日益严重,现有的灭藻方法已不能满足目前的水处理要求,为此,研究了放电等离子体反应器中电介质位置与数目(结构参数)、放电电极直径、材料以及数目(电极参数)对灭活铜绿微囊藻的影响。结果表明,在单电极放电系统中,无论双电介质位于高低压电极何处,系统均不能提高铜绿微囊藻灭活率,且双电介质系统放电不稳定;电极直径大小与藻灭活率高低不成正比,而是存在一个合适值;多电极放电系统中,放电处理40min后放置培养到第5天时,藻的灭活率为93.4%,而单电极系统的为87.31%;随着放电电极数目的增加,藻的灭活率从3根的88.52%提高到6根的93.40%,但电极材料的不同对藻灭活程度的影响不明显。     

多针-平板电极介质阻挡放电特性研究

通过电压-电流波形和电压-电荷李萨育图的测量,研究了空气中多针-平板电极介质阻挡放电特性,比较了这种放电和平板-平板电极介质阻挡放电的区别,并通过接触角测量比较了这两种形式放电对聚四氟乙烯(PTFE)进行表面改性的效果。结果表明:在相同的条件下,与平板-平板电极介质阻挡放电相比,多针-平板电极介质阻挡放电空间能产生更多的活性粒子;用这种放电对PTFE进行表面改性,能在更短的时间内获得和平板-平板电极介质阻挡放电相同的效果。     

高压脉冲放电等离子体溶液中苯酚的降解

为了满足有机物难生化降解的特殊处理要求,研究建立了多针-板电极形式的高压脉冲放电等离子体体系,以苯酚作目标物,考察该体系中影响苯酚降解的因素并分析了降解产物。结果表明,脉冲放电等离子体体系对苯酚废水的降解效果明显,苯酚降解的中间产物主要有邻苯酚二酚、对苯二酚、对苯醌和间苯二酚;在相同脉冲电压下,电极间距、曝气量和溶液的电导率等因素对苯酚降解效果有影响,溶液初始pH值影响很小;在脉冲电压20kV、脉冲频率50 Hz、电极间距15 mm、pH6.4、电导率10 mS/m、初始质量浓度100 mg/L、水样循环流量100 mL/min的实验条件下,反应体系放电60min对苯酚降解率可达86.2%。     

大气压氩等离子体射流特性

为了在大气压下获得均匀、稳定且具有较大体积的氩气介质阻挡放电等离子体射流,提出了一种新的同轴型具有螺纹型内电极结构的等离子体发生器结构设计,在大气压开放环境下获得了均匀稳定的类辉光氩气介质阻挡放电等离子体射流。实验和初步的零维数值模拟结果表明:在所研究的工作参数范围内,放电随外加电压的增加可工作于初始放电阶段、过渡阶段、稳定放电和不稳定放电阶段;在稳定放电模式下,均匀弥散的类辉光放电可充满内径为8.9mm的玻璃管,发射光谱测量结果表明在等离子体射流区含有多种化学活性粒子;数值计算和实验测量所估算的等离子体射流长度基本一致(可为30mm以上),且等离子体射流发射光谱强度的轴向分布与其中亚稳态粒子的退激发过程相关。     

氢氧非平衡等离子体合成过氧化氢的研究

以H2和O2为原料,采用介质阻挡放电方法,在管式等离子体反应器中将氢氧混合气体直接转化合成H2O2.实验中分别考察了聚酯漆包铜线作为高压电极和硬质玻璃包裹的铜线作为高压电极的夹套水冷反应器中合成H2O2的情况,以及氢氧介质阻挡放电等离子体的发光状态.实验得出放电均匀、温和有利于H2O2的生成,可以通过改变反应器结构和优化实验条件来调节反应器内高能电子能量和分布,使放电更加均匀、温和,从而有利于H2O2的生成.