混合放电臭氧发生器中臭氧产生过程的传热数值模拟

为揭示混合放电臭氧高效发生的电能转换和传热机理,采用有限体积法数值求解质量、动量和能量守恒方程,实现对混合放电臭氧发生进行传热分析,并实验验证了该方法的可行性。研究结果表明:气体进入两放电间隙后温度逐渐升高,且两放电间隙温度相差较大,内放电空间平均温度比外放电空间平均温度平均高6.38 K;中心电极、内电介质、外介电质和外电极各部分内部径向温差较小;混合放电仅36.14%的电能转换为热能,其中气体从3根放电管中携带的热量分别为9.85%,7.39%和4.78%,气体经过3根放电管后最高温度仅为313.2 K。混合放电电能转化率高、气体温度相对较低,是一种非常有前途的臭氧发生形式。     

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。     

基于氧同位素示踪法的电晕放电中H_2O和O_2对SF_6分解气体形成的影响

SF_6气体绝缘电气设备发生放电故障时,SF_6气体将分解为低氟硫化物,并进一步与H_2O、O_2等杂质反应,生成SO_2F_2、SOF_2和SO_2等气体。作为SF_6气体放电的特征产物,H_2O和O_2直接参与SO_2F_2的生成过程,因此SO_2F_2的含量与H_2O和O_2密切相关。为此,本文在工频电晕放电实验基础上,基于氧同位素示踪法,通过注入不同含量的同位素H_218O和18O_2,分析了微量H_2O和O_2对SO_2F_2的三种同位素化合物S16O_2F_2、S18O16OF_2和S18O_2F_2之间含量比值变化规律的影响,在此基础上进一步解释了SO_2F_2的形成机制。     

N_2含量对大气压He等离子射流特性影响的数值模拟研究

该文采用2D对称流体力学模型,研究N_2含量对大气压He等离子体射流的管外放电结构和粒子组分的影响。工作气体为He和He-N_2混合气体,混合比为x(He)/x(N_2)=99.85/0.15,x(He)/x(N_2)=99.7/0.3和x(He)/x(N_2)=99/1。工作气体中混合N_2增强等离子体放电,并且x(He)/x(N_2)=99.7/0.3混合气体中的等离子体放电最强。1%N_2含量内潘宁电离的促进作用强于电子激发N_2分子反应的削弱作用,但是He混合1%N_2对应的电子激发反应消耗的能量也起很大作用。混合N_2能够加速等离子体子弹从环形结构向实心结构的转变。N_2含量对介质管外等离子体射流中的离子组成有很大影响:纯He等离子射流中He_2~+密度最大;工作气体为x(He)/x(N_2)=99.85/0.15和x(He)/x(N_2)=99.7/0.3混合气体时,N_2~+和N_4~+密度明显高于He~+和He_2~+;工作气体为x(He)/x(N_2)=99/1混合气体时,N_4~+完全主导正离子电荷。     

锅炉排烟对大气的污染及治理(续1981年第3期)

(四)氮氧化物NOx NOx的生成在炉内燃烧过程中,有90—95％生成NO,其余为NO_2,统称NOx。由于NO排到大气中进一步氧化生成NO_2,故一般均以NO_2来作为计量NOx的标准。按NOx在燃烧过程中生成的机理不同,可分为由燃烧空气中的N_2在高温火焰中与O_2生成的热力NOx,和燃料中的氮化合物在较低温度下转化生成的燃料NOx两种。 (1)热力NOx的生成高温火焰中的N_2与O_2的反应: O_2+M(?)O+O+M……(1) N_2+O(?)NO+N(温度>1538°C时为分支链锁反应)……(2) O_2+N(?)NO+O[温度>816°C即可加速进行]     

气液混相水中脉冲放电过氧化氢生成规律的研究

水中脉冲放电技术可产生过氧化氢(H2O_2)等高氧化电位的活性物质,在工业废水处理、生物灭菌和医疗领域具有广阔的应用前景。为此采用介质涂覆的柱-筒电极结构,在气/液混相条件下,探究了通气种类(氧气和氩气)与气体流速对H2O_2生成速率和光-电特性的影响。实验结果表明通气时气泡内部的微放电有利于活性物质生成,不同气体流速会影响H2O_2的生成速率。过高的气体流速会导致液相扰动影响放电通道形成,降低H2O_2产率。不同通气种类对H2O_2生成也有较大影响,由于氧气电子亲和能较大,相比氩气更易吸附电子,导致氧气气流经过放电通道时出现通道"截断"现象。氧气发生放电反应生成氧化电位较高的自由氧原子与水剧烈反应生成羟基自由基(·OH)从而使H2O_2的产率提升较为明显。在该研究条件下氧气体积流量为0.6L/min时,H2O_2生成速率最大;通入氩气时,上升气流在液面处积聚大量的气泡,气泡内放电现象较为明显,但与通氧气相比,通氩气对放电过程中H2O_2生成速率提升较小,该研究条件下氩气体积流量为0.3 L/min时H2O_2生成速率最大。     

烧结温度对LiMn2O4结构和性能的影响

采用己二酸辅助溶胶-凝胶法在350～900℃制备了一系列LiMn2O4样品。运用SEM和XRD分析技术研究了不同烧结温度对LiMn2O4结构的影响。结果表明:烧结温度对LiMn2O4正极材料的晶相结构、电化学性能有显著影响,LiMn2O4正极材料晶粒的生成和长大的控制步骤为其合成的温度,材料合成的最佳温度为800℃。在800℃条件下合成的LiMn2O4具有较高的电化学活性和较好的晶相结构,首次放电比容量超过130mAh·g-1,40次循环后,放电容量保持率仍在85%以上。高温合成有利于提高LiMn2O4正极材料的放电容量,低温合成有利于提高其循环性能。     

热电池用正极材料钼掺杂钒酸铜制备及性能

采用溶胶凝胶法合成了Mo掺杂钒酸铜(Cu_5V_2O_(10))正极材料,考察合成条件对该材料性能影响,结果表明:在掺Mo量为0.15、煅烧温度为750℃和煅烧时间为10 h时合成材料的放电性能最佳,初始电压为2.842 3 V,截止2 V时的比容量为229.5 mAh/g;煅烧温度对材料的放电性能有较大影响,煅烧温度越高反应越充分,在实验范围内煅烧时间对材料的放电性能影响不大。     

球磨促进高温固相反应合成尖晶石相LiMn2O4

利用球磨促进高温固相反应方法进行了LiMn2 O4的合成 ,研究了球磨时间对原料颗粒大小和反应温度的影响 ,并利用热重分析 (TG)、扫描电镜 (SEM )、X射线衍射 (XRD)等手段对反应过程及产物形貌和物相结构进行了分析。实验结果表明球磨大大地降低了LiMn2 O4的合成温度 ,缩短了合成时间 ,并且晶粒的粒径要比没球磨的样品小。电化学测试结果表明用此种方法合成的尖晶石结构LiMn2 O4其初始放电容量能达到 1 2 0mAh/g ,而且大电流充放电性能也得到了改善和提高     

FePO4为铁源时合成时间对LiFePO4/C性能的影响

以FeSO4.7H2O,H3PO4,H2O2和NH3.H2O为原料合成纳米化的FePO4.1.5H2O,并将Li2CO3、FePO4.1.5H2O和葡萄糖混合球磨,在800℃下通过碳热还原合成LiFePO4/C。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、循环伏安(CV)和恒电流充放电测试研究了相同温度下,不同合成时间LiFePO4/C样品的结构、形貌及电化学性能。结果表明:在800℃12 h下合成的样品具有最佳的电化学性能,在0.2C(1C=150mAh/g)倍率下放电,首次放电比容量为142.7mAh/g,经过20次充放电循环后容量基本保持不变。     

C6F12O/N2混合气体与环氧树脂相容性研究

C_6F_(12)O气体绝缘性能优异,温室效应潜在值低,与缓冲气体混合后具有作为绝缘介质运用于中低压电气设备的潜力。同时,中低压电气设备常使用环氧树脂作为绝缘材料,环氧树脂与绝缘气体相容性是设备长期稳定运行的关键因素之一。为探究C_6F_(12)O混合气体与环氧树脂相容性,文中搭建了气固相容性实验平台,结合实际环境进行不同温度下C_6F_(12)O/N_2混合气体与环氧树脂相容性试验,通过扫描电镜对试验前后样品表面形貌进行观测;同时采用分子动力学仿真软件对本试验进行模拟,计算了扩散系数、Flory-Huggins相互作用参数和混合能,对试验结果从分子层面加以验证。结果表明,各温度下环氧树脂表面相比于对照组无明显变化,当温度为110℃时,N_2在环氧树脂中的扩散系数达到最大值1.84×10~(-9)m~2·s~(-1),而N_2化学性质稳定难以与环氧树脂反应。不同温度下C_6F_(12)O/环氧树脂、N_2/环氧树脂两种共混体系的相互作用能参数与混合能均大于0,气体分子与环氧树脂难以互溶,结合试验与仿真结果可得C_6F_(12)O、N_2与环氧树脂表现出良好相容性。     

烧结温度对LiNi0.7Co0.1Mn0.2O2三元正极材料结构和电化学性能的影响

将通过化学共沉淀法合成的Ni_(0.7)Co_(0.1)Mn_(0.2)(OH)_2三元前驱体与锂源LiOH·H_2O混合均匀,用高温固相反应法合成LiNi_(0.7)Co_(0.1)Mn_(0.2)O_2三元正极材料。采用XRD、SEM、恒电流充放电电池测试系统和电化学工作站对高温烧结合成的三元正极材料的晶体结构、颗粒形貌和电化学性能进行研究。结果表明,在850℃下高温煅烧合成的LiNi0.7Co0.1Mn0.2O2材料具有最优的组织结构、微观形貌和电化学性能。0.2 C倍率下首次放电比容量达到191.5 mAh/g,1.0 C倍率下循环50圈后的放电比容量为178.3 mAh/g,容量保持率达96.5%。     

HFO-1336mzz(E)/X混合气体工频绝缘特性试验研究

为评估HFO-1336mzz(E)/X混合气体在高压气体绝缘设备中应用的可行性，计算了HFO-1336mzz(E)与3种缓冲气体分别混合后的配置方案，并通过试验得到其工频绝缘特性。该文考虑–15℃、–20℃、–25℃为最低使用温度约束条件，通过计算饱和蒸气压得到混合气体中HFO-1336mzz(E)的临界摩尔占比，并对该占比下的HFO-1336mzz(E)混合气体进行了工频放电试验。研究结果表明：HFO-1336mzz(E)与空气(Air)混合时协同效应最优；以–15℃为最低使用温度约束，0.5 MPa 8.0% HFO-1336mzz(E)/92.0%Air混合气体的最高击穿电压仅为相同气压下SF6的65%，相当于0.26 MPa SF6的绝缘水平，且混合气体放电后会出现固体沉积物。综合考虑混合气体的液化温度、绝缘强度以及放电沉积物，认为HFO-1336mzz(E)混合气体在高压气体绝缘设备中应用存在局限性。     

EHD气液混合两相体电晕特性的研究

试验研究了氮气和氧气分别与水组成的气液混合两相体在EHD放电中的电晕特性,研究了气体、液体流量对放电电流、发射光谱及电晕形状的影响。由于氮气参与的放电能够产生更多的紫外线和自由基,氧气参与的放电可以产生臭氧,因而氮气和氧气混合气体参与的放电可能比单纯含氧更有利于处理有机废水。     

尖晶石Li_(1.06)Mn_2O_4的合成及其电化学性能

利用热重-差热曲线(TG-DTA)对LiOH·H2O+MnO2前驱体进行了分析,通过高温固相法合成了材料,考察了煅烧温度和煅烧时间的影响。采用X射线衍射光谱法(XRD)、循环伏安(CV)和电化学阻抗(EIS)对材料的结构、形貌和电化学性能进行了研究。结果表明,合成尖晶石Li1.06Mn2O4的最优条件为煅烧温度850℃、煅烧时间18 h,合成的材料,室温下0.1 C放电,其首次放电比容量为128.3 mAh/g,循环6次后放电比容量仍保持在122.0 mAh/g,电化学性能及结晶度均较好。     

富燃条件下等离子体活性粒子对乙烯点火影响机理分析

为探究富燃当量比条件下,等离子体对乙烯/空气混合气体点火延时影响及其化学动力学机理,采用敏感性分析与化学反应速率方法,分析了当量比1.0、1.5、2.0 3种条件下,不同浓度的H、O原子对乙烯/空气混合气体点火延时影响机理。研究结果表明,在0.1 MPa、1 000 K环境条件下,当量比不变,添加H原子浓度越高,乙烯/空气点火延时越短,点火延时最大降低99.5%;O原子也能缩短乙烯/空气点火延时,最小点火延时仅为添加相同浓度H原子后的1/3。与无等离子体工况不同,在当量比不同但添加相同浓度活性粒子条件下,随着活性粒子浓度的增加,乙烯/空气点火延时伴随当量比的提高出现了先降低后增加的变化。添加摩尔分数2.0%的H原子后,与最低点火延时1.5×10~(-4 )s相比,当量比的提高使得点火延时分别增加7.3%、18.4%。添加摩尔分数2.0%的O原子后,与最低点火延时4.8×10~(-5 )s相比,随着当量比提高,点火延时分别增加14.0%、32.9%。H原子主要通过直接影响反应H+O_2=O+OH、H+O_2(+M)=HO_2(+M)缩短点火延时;O原子则是通过直接影响反应C_2H_4+O=CH_2CHO+H,从而加速H原子的生成,促进链传递反应H+O_2=O+OH、HO_2+H=2OH化学反应速率,缩短乙烯/空气混合气体点火延时。     

固定床上Fe_2O_3载氧燃烧特性实验研究

Fe2O3作为载氧体可以在载氧燃烧过程中实现CO2的分离。在固定床试验台(内径40mm,高1600mm)上,通过改变载氧体在反应器中所处的还原氧化氛围模拟载氧燃烧过程,研究载氧体Fe2O3的载氧燃烧特性。实验载氧体量385g,CO+CO2+N2为还原气体,O2+N2为氧化气体。在900℃下针对CO2对反应的影响进行研究,对载氧体粒径和反应温度的影响进行探讨。为了分析载氧体的反应活性与稳定性,在900℃下对载氧体颗粒进行多次还原氧化循环实验。结果表明,在纯CO的氛围下,Boudouard反应会导致还原过程发生析碳,CO还原气中加入CO2可以抑制析碳的产生。还原反应中载氧体颗粒的比表面积和孔隙率越大,CO的转化率越高。在Fe2O3-Fe3O4阶段,高温不利于CO的转化,但有助于CO在Fe3O4-Fe0.947O/Fe阶段中的转换。通过5～6次的循环实验发现,载氧体在经过第1次反应后会出现一定程度的失活,此后性质保持稳定。     

等离子体强化点火的动力学分析

为研究等离子体强化甲烷点火的动力学机理,把等离子体强化点火过程简化为放电和点火两个阶段分别进行分析。在放电阶段,采用零维等离子体动力学模型,分析了活性粒子摩尔分数的演化规律和约化场强对粒子摩尔分数的影响;在点火阶段,采用零维均质点火模型,研究了自由基摩尔分数的演化规律以及沉积能量和约化场强对点火延迟时间的影响。结果表明,高能电子与中性粒子发生碰撞等系列反应最终生成若干自由基,完成高能电子中的能量到自由基键能的转移,O自由基的摩尔分数最大;等离子体强化点火条件下CH3的氧化路径由自点火的R155 CH3+O2=O+CH3O、R156 CH3+O2=OH+CH2O改成R10 O+CH3=CH2O+H和R284 O+CH3=H+H2+CO,自由基摩尔分数和反应速率增加约3个量级,点火延迟时间缩短约1个量级,自由基键能最终转化为内能。     

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的制备及电化学性能

首次采用流变相反应法合成了锂镍钴锰复合氧化物LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2.考察了Li/(Ni+Co+Mn)比值、焙烧温度和焙烧时间对其电化学性能的影响.在此基础上成功的合成了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2样品,X射线试验结果发现,预焙烧得到的前驱体具有和LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2相似的结构.扫描电子显微镜法(SEM)显示,其粒径小于1μm.充放电结果显示,当电流密度为0.20 mA/cm2时,在3.0～4.4 V区间内,其首次放电比容量达到146.30 mAh/g,循环20次后,仍能保持在136.00 mAh/g.     

空心Fe_2O_3微球负极材料的制备及电化学性能研究

以FeCl_3·7 H_2O和尿素为原料,采用水热合成法制备了空心Fe_2O_3微球。探讨不同合成温度对样品形貌的影响,利用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)等分析技术对样品的结构、形貌进行了系统的研究,采用恒流充放电等方法测试了材料的电化学性能。结果表明:空心Fe_2O_3微球由二维纳米片自组装而成,当合成温度为200℃时,制备的样品具有良好的电化学性能,电流密度为200 m A/g,首次放电比容量为1 415 m Ah/g,可逆比容量为955m Ah/g,具有较好的循环性能和倍率性能。