介质阻挡放电和大气压辉光放电的分析和仿真

鉴于介质阻挡放电(DBD)和大气压下的辉光放电(APGD)都是非线性变化的负载,会给放电电源的设计带来很大麻烦,分别对这两种最有工业应用前景的低温等离子体技术进行了理论分析和仿真,讨论了表征放电特性的图形,指出了随着输入电压频率f的变化,DBD微放电脉冲的幅值将增大,而气隙上的电压Ug、介质上的电压Ud和外加电压U的关系保持不变。仿真和测量结果验证了理论分析的正确性。     

介质阻挡放电系统中谐振问题的研究

为了解决介质阻挡放电 (DBD)反应器放电性能随激励频率提高反而下降的问题 ,采用电荷电压测量等方法对DBD系统主要放电参量的变化规律进行了实验研究。结果表明 :由激励变压器漏感与电介质层等效电容引起的系统谐振是造成这一问题的主要原因。DBD系统谐振不但能引起放电间隙等效电压、电介质层等效电压、放电间隙等效电阻等放电参量的异常变化 ,降低DBD反应器放电性能 ,而且会对激励变压器与DBD反应器中电介质层的绝缘产生危害 ,影响DBD系统工作稳定性。减小激励电源漏感与合理分布DBD电介质层等效电容是解决DBD谐振问题的有效措施。     

介质阻挡放电等效电容变化规律的研究

介绍了介质阻挡放电(DBD)的介质等效电容Cd和Cg气隙等效电容的测量方法。通过在实验室建立的产生DBD的实验装置，研究了放电过程中外加电压幅值、气隙距离、阻挡介质的厚度和介电常数等因素对Cd和Cg的影响，并对实验结果作了分析。结果表明，Cd随着外加电压的幅值和介质的介电常数增加而增加，随着气隙距离和介质厚度的增加而减小。Cg随着气隙距离和外加电压幅值的增大而减小，而受介质厚度、介质的介电常数的影响不大。     

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。     

影响介质阻挡放电的因素

针对影响介质阻挡放电的因素较多,理论还不完全成熟的现状,通过试验研究了影响介质阻挡放电的部分因素,如施加电压的幅值、极板间气隙的间距、不同介电常数的阻挡介质、不同厚度的同一种介质、网眼大小不同的丝网、不同结构形式的极板结构。试验发现电极结构以及阻挡介质的材料对放电影响较大,采用针板电极及电阻率高的阻挡介质容易形成稳定的放电。该研究可供下一步进行其它影响因素的试验和理论研究及应用参考。     

表面粗糙度对表面介质阻挡放电特性的影响研究

表面介质阻挡放电因能产生大面积均匀等离子体而被广泛研究及应用。然而多数研究致力于通过改变反应器对放电产生的等离子体参数进行优化。文中重点研究了介质表面粗糙度对沿面介质阻挡放电特性的影响,从介质表面态角度对产生的等离子体进行优化。石英玻璃作为阻挡介质在实验前经均匀机械研磨,并测量处理后的介质表面粗糙度指标Ra。实验结果发现:当放电产生的低温等离子体均匀分布于放电气隙时,表面粗糙度指标Ra为427.1 nm的介质的起始放电电压最低、平均放电功率最大、放电产生等离子体的电子激发温度最高。介质表面经不同程度研磨处理,能够有效改变表面介质阻挡放电产生的等离子体参数。在所制备的样品中,粗糙度指标Ra为427.1 nm的介质产生的等离子体参数相对更优。     

施加电压和放电单元数对柱状阵列式介质阻挡放电特性的影响

低温等离子体富含高活性荷能、荷电粒子和自由基,并伴随着较强的短脉冲自生电场,在降解VOCs领域表现出很大的优势,且等离子体废气处理装置具有设备投资小、工艺简单、处理速度快、降解效率高等优点。文中基于介质阻挡放电原理,设计了一种循环水电极柱状阵列式等离子体反应器,搭建等离子体特性实验平台,研究不同电压幅值及不同放电单元数目下DBD的光、电特性,包括电压与电流波形、谐波情况、放电功率、放电图像、发射光谱等。研究发现:随着电压幅值的增大,电流脉冲数量明显增加,偶次谐波含量逐渐减弱至消失,放电更加均匀,特征谱线相对强度和氮分子振动温度均随之增大;且放电功率随电压的增大和放电单元数目的增多而增加,无功功率呈现负值。研究结果为优化等离子体反应器运行参数、提高实际大通量VOCs处理效果提供参考。     

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。     

介质阻挡放电产生等离子体技术研究

从吹出等离子体浓度高的要求出发 ,考察诸多大气等离子体发生技术后看到 ,介质阻挡放电产生等离子体是最有效且较方便的技术。在实验室中得到的放电电流曲线证实了电离区的悬浮在空气中的离子可被吹出。被吹出等离子体的浓度虽经受了扩散、复合、气流和电场迁移等因素的影响 ,使浓度随距离增加而衰减 ,但在离开电离区 15 cm远处仍测得离子数密度达 10 9量级 ,这是其它技术难以实现的     

介质阻挡放电的放电过程仿真研究

为深入地理解介质阻挡放电(DBD)的放电机理和实现DBD等离子体的大规模工业应用,采用基于连续性方程和泊松方程的DBD模型仿真研究了大气压空气中DBD的放电过程,计算得到放电空间的电子密度、电场强度和电压电流随时间变化的规律,讨论了阻挡介质在DBD放电不同阶段的作用。仿真结果表明,DBD的微放电过程可分为电子崩、流注和放电熄灭3个连续的阶段。在电子崩和流注阶段间,阻挡介质主要起到加速流注形成的作用;而在放电熄灭阶段,阻挡介质主要起到限制放电电流的自由增长,从而阻止放电发展到电弧的作用。     

介质阻挡放电的电荷传输特性研究

对介质阻挡放电空间的电荷传输特性进行研究,可以在实际应用中优化设计、提高放电效率。通过在实验室建立的介质阻挡放电装置,研究了外加电压幅值、气隙距离、阻挡介质的厚度和介电常数等因素对放电空间传输电荷的影响试验结果表明,放电空间在一个周期传输的电荷量随外加电压幅值和介质介电常数的增加而增加,随气隙距离和介质厚度的增加而减小。     

管状电极介质阻挡放电和介质阻挡电晕放电的研究

实验研究和比较了管-管电极DBD和线-管电极 DBCD的放电特性,并从放电机理角度分析了它们放电特性不同的原因。电压-电流波形图、电压-电荷李萨育图形测量和发光图像拍摄的结果表明:线-管电极DBCD相对均匀、稳定,不同于管-管电极DBD明显的丝状流注放电的形式; 在相同的外加电压下,线-管电极DBCD比管-管电极DBD 具有更高的能量效率。     

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。     

介质阻挡放电在绝缘材料表面改性中的应用

介质阻挡放电(DBD)用于绝缘材料表面改性是当前等离子体和材料改性领域的热点研究问题之一。通过介绍DBD的产生方法及放电特性,并分析了DBD等离子的物理化学过程,在此基础上综述了DBD等离子体用于绝缘材料表面改性的机理,改性的方法、改性的影响因素等,并分析了DBD等离子体用于绝缘材料表面改性的国内外研究现状、应用前景及研究中存在的主要问题等。     

介质阻挡放电对聚丙烯粉体的降解研究

通过对大气压介质阻挡放电处理前后聚丙烯粉体的分子量、差热曲线和红外光谱等的测量分析,研究了空气等离子体对聚丙烯粉体的降解作用。结果表明:空气等离子体处理后聚丙烯粉体的平均分子量减小,出现"双峰"现象;处理后试样的熔点降低;红外透射光谱发生了变化;介质阻挡放电空气等离子体能对有机聚合物产生降解作用。     

介质阻挡放电影响因素分析

对影响介质阻挡放电的因素加以研究,可以在实际应用中优化反应器设计,提高放电效率。通过在实验室建立的放电装置研究了外加电压幅值、气体间隙距离及作为阻挡层的介质材料性质对介质阻挡放电的影响。对试验结果的分析,为获得较大功率的介质阻挡放电提供了实验基础。     

高频介质阻挡放电反应器结构研究

甲醛,作为一种广泛使用并非常有害的有机废气,已在很多场合对人体健康构成严重威胁。笔者研究利用高频介质阻挡放电技术进行降解甲醛的实验研究,考察了反应器结构参数对甲醛降解率的影响,并对高频介质阻挡放电产生的低温等离子体去除甲醛的机理进行分析。实验结果表明,其它条件稳定不变的情况下,放电极和反应器介质管径变化对甲醛降解率有显著的非单调的影响,对于放电极直径和反应器介质管径应存在最佳尺寸配比,使得甲醛降解率最高;钨丝比铜丝和不锈钢丝更适合作为反应器内部轴线放电极;采用相对介电常数较大的99瓷作为阻挡层介质材料,甲醛降解率从41%提高到76%;在电源输出功率一定的条件下,反应器有效反应长度存在最佳值。该研究通过考察反应器结构参数变化对甲醛的降解效果的影响,从而达到反应器最优化的目的,并为该技术应用于工业废气的处理及室内空气净化打下基础。     

大气中电极结构对介质阻挡放电的影响

笔者研究了平行平板电极、柱-板电极、斜板-平板电极三种电极结构DBD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他们的区别,并从放电机理角度对实验结果进行了讨论。结果发现:柱-板电极DBD中,随柱电极外径的增大,正负半周起始放电电压增大。     

不同电极结构下介质阻挡放电的特性研究

研究了平板-平板电极、多针-平板电极和筛网电极3种电极结构DBD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实验结果作了解释。结果表明:平板-平板电极DBD表现为稳定的细丝状放电。而多针-平板电极DBD融合针尖的电晕效应,使得放电空间中呈现扩散圆锥形放电。筛网电极DBD可以实现大气压辉光放电(APGD),放电更加均匀,放电空间内看不到放电细丝的存在。