介质阻挡放电合成臭氧影响因素的研究

通过试验研究对比,分析了常温常压下空气介质阻挡放电的发生过程.通过观察测试介质材料厚度、温度、放电时间及电源电压等因素对放电特性及氧气浓度的影响,进而对其理论原因进行初步探讨,得出单位时间臭氧产量在相同条件下随气体流量的增加、介质层厚度的减小而增加,而对气体间隙宽度、电源电压和频率的变化存在最佳值.并提出了提高合成臭氧浓度的有效方法.     

双极性窄脉冲介质阻挡放电合成臭氧的研究

利用火花隙开关的双极性陡前沿窄脉冲高压电源 ,产生双极性陡前沿窄脉冲 ,在放电反应器中引发介质阻挡放电。试验结果表明 :该种形式的放电兼有短脉冲电晕放电和介质阻挡放电的优点 ,合成臭氧产率高 :进气为露点 <-40℃的干燥空气 ,臭氧质量浓度在 4～ 8g/ m3时 ,产率为 90～ 12 0 g/ (k Wh) ;进气为工业瓶装氧气 ,臭氧质量浓度在 3～18g/ m3时 ,对应产率为 30 0～ 390 g/ (k Wh) ,对比普通的介质阻挡放电提高产率幅度 >30 %。     

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。     

介质阻挡放电型臭氧发生器等效电路研究

对正弦波电流供电的介质阻挡放电(BDB)型臭氧发生器的工作特性进行了详细地分析，对发生器放电气隙电压进行了傅里叶级数分解，给出了气隙电压的基波分量描述，提出一种新的DBD型臭氧发生器基波等效电路，并定义了BDB型臭氧发生器的几个特性参数。对正弦波电流供电DBD型臭氧发生器的电气特性进行了深入研究。给出了利用DBD型臭氧发生器的基波等效电路和电气特性设计电源的过程和实验结果。理论分析和实验结果证明了提出的DBD臭氧发生器基波等效电路的正确性和用基波等效电路电气特性设计供电电源的可行性。     

沿面/体介质阻挡放电装置的放电及臭氧生成特性

相对于体介质阻挡放电(VDBD),沿面介质阻挡放电(SDBD)等离子体可以更高效地生成反应活性物质,在气体处理方面显示了较高的效率。但沿面放电仅沿介质表面发展,限制了放电等离子体装置处理气体的能力。文中设计了一种新型的沿面/体复合DBD装置,通过在垂直于沿面放电高压电极的上部增加体放电电极,用于扩展等离子体的空间分布并提高活性物质的产量,研究了电极构型、放电气隙、放电电压及气体体积流量等对装置的放电特性及臭氧生成的影响。在空气间隙为4.5mm,外加电压幅值为16kV时,SDBD放电功率为11.2W,VDBD放电功率为4.6 W,复合装置的放电功率为19.7 W;分别测量复合装置中的沿面放电和体放电功率发现,复合装置的沿面放电功较单一沿面放电装置的放电功率提高了1.1倍,而复合装置的体放电功率较单一体放电功率提高了1.9倍。臭氧测试结果表明,复合装置生成的臭氧质量浓度可达3.0 mg/L,分别是SDBD和VDBD的3.8倍和5.0倍。     

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。     

介质阻挡放电中反向放电的实验研究

利用介质阻挡放电(DBD)实验装置和测量系统研究了不同的介质板厚度、驱动电压幅值以及气体间隙距离的DBD特性,并运用气体放电理论对试验结果进行了分析。结果表明,随着介质板厚度、气体间隙距离的减小以及驱动电压幅值的增加,DBD放电电流脉冲增多,由于壁电荷的作用,发生放电所需的电压减小;当壁电荷电场足够大时,将在驱动电压下降沿发生反向放电。     

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。     

介质阻挡放电型臭氧发生器的一种等效模型

介质阻挡放电(DBD)型臭氧发生器工作时存在放电和未放电两个模态,因而其电源的设计非常繁琐.本文分析大量试验数据后发现,DBD型臭氧发生器上电压峰值与流过发生器的电流峰值和逆变电路的输出功率基本符合线性变化规律.基于这一特性,本文提出了臭氧发生器的一种线性化的等效模型,将它等效为与功率相关的电阻和容抗串联电路.并用此模型对主回路进行了分析计算,给出其设计方法.与其他方法相比,本文提出的主回路参数设计方法具有设计步骤少、计算简单和无需考虑DBD电路参数变化等优点,可为工程中分析和设计臭氧发生器供电电源提供参考.实验结果验证了本文推导的正确性.     

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。     

结构及供电电源对沿面介质阻挡放电装置放电特性及臭氧生成的影响

沿面介质阻挡放电(SDBD)等离子体能够高效生成反应活性物质,在生物医学、环保等应用领域得到广泛研究。SDBD装置的结构和供电电源参数是影响其放电特性及反应活性物质生成的主要因素,为此,以具有螺环线形高压电极的管状沿面放电装置为对象,研究了装置结构及供电电源对其放电特性及臭氧生成的影响。结果表明:在相同的供电电压下,螺环线形高压电极的螺距、介质厚度影响电极间的电场强度和分布、放电功率和臭氧生成量,但螺环线形高压电极的线径对放电功率和臭氧生成量几乎没有影响;螺环线形高压电极的螺距存在一个优化值,在螺距低于25mm时,放电功率和臭氧产生量随着螺距的增加而增加,当螺距大于25mm时,放电功率和臭氧产生量基本不再变化;当绝缘介质管厚度由3mm减小到1.6mm时,放电功率提高约2倍,臭氧产生量提高约3倍。同采用50Hz交流电源供电相比,SDBD装置采用9.6k Hz高频电源供电时,在较低的电压下即可获得较大的放电功率及臭氧产量,且臭氧生成的能量效率提高约25%。     

惰性气体对氧气介质阻挡放电臭氧生成的影响(英文)

This paper reports the results of an experimental study of the effect of inert gases He,Ar and Kr on ozone generation in a Dielectric Barrier Discharge(DBD) fed by pure oxygen.The chemical reaction mechanisms related to the process of ozone generation are discussed.The experimental results show that ozone concentration decrease with decreasing oxygen content in all He+O2,Ar+O 2 and Kr+O 2 mixtures mainly owing to the decrease of oxygen content.The conversion ratio of oxygen into ozone increases with increasing oxygen content in He+O2 mixtures,but the addition of Ar and Kr can improve the conversion ratio due to the increase of free electrons density and excited oxygen molecules required for ozone formation through ionization and Penning effect.The effect of Kr is more significant for the lower first ionization energy of metastable state compared with other gases.It is probable that the ozone concentration,and ozone production efficiency increase with Kr addition when the reduced electric field and mean electron energy are high enough.     

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。     

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。     

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。