水中脉冲电晕放电等离子体特性及气泡运动

介绍了为研究大间距水中脉冲电晕放电建立的放电模型和实验系统。理论和实验结果分析证明水中电晕放电为过阻尼过程,无振荡,无二次放电。采用高速摄影仪研究放电及气泡的运动过程发现,放电仅在高压电极端部形成球形等离子体,不存在贯通的电弧通道,产生的气泡无二次涨缩过程。     

水中脉冲电晕放电的某些特性

介绍了水中电晕放电实验研究中观察到的电流、电压、电晕位降区的特性和气泡变化的特性 ,还给出了气泡效率的经验公式     

电晕线串并联的脉冲电晕放电特性

在线板结构脉冲电晕放电试验模型上 ,测试了不同长度电晕线串并联时的 ns脉冲电晕放电伏安特性 ,研究了电晕线串并联时脉冲电晕放电的不同特点。研究表明 ns脉冲电晕放电伏安特性呈指数函数上升趋势 ,串联电晕线的电晕电流随其长度的增长为自然对数函数上升趋势 ,并联电晕线的电晕电流随其长度的增长为线形函数上升趋势。根据研究 ,实际设计脉冲电晕放电反应器时 ,为提高反应器效率 ,多根电晕线应并联而不宜串联 ,且电晕线不宜过长     

催化剂协同脉冲放电等离子体处理甲硫醚气体的实验研究EI北大核心CSCD

为了探讨催化剂与脉冲放电等离子体共同作用来处理恶臭气体的效果,采用V2O5/γ-Al2O3催化剂与脉冲放电等离子体共同作用来处理了恶臭气体甲硫醚,并探讨了反应中催化剂与脉冲放电等离子体的协同性及工艺参数对降解反应的影响。实验结果表明:电晕放电具有改变催化剂气-固相吸附平衡、减少吸附容量的作用,处理恶臭气体时可通过添加催化剂吸附-气体浓缩环节来提高降解反应的能量利用率;催化剂与脉冲放电等离子体共同作用比单一脉冲放电等离子具有更高的甲硫醚去除率,同时催化剂的填充通过改变介电性及电场强度使反应获得更大的能量,催化剂颗粒表面发生的强烈放电促进了降解反应的进行;在一定电压范围内,通过提高峰值电压、增加气体停留时间可有效提高甲硫醚去除率;当峰值电压为22 k V、甲硫醚体积分数为315×10-6、体积流量为550 m L/min时,甲硫醚去除率可达84.12%。催化剂协同脉冲放电等离子体能够有效处理恶臭气体甲硫醚。     

不同参数条件下水中脉冲放电的电学特性研究

在不同的电压和电导率参数条件下分类实验研究了水中脉冲放电的两种方式 (电弧放电和电晕放电 ) ,采集并分析了实验中的电压和电流数据。然后简要讨论了两种放电方式的产生机理 (与电弧方式的热过程机理相比 ,电晕方式的初始机理还很不清楚 )。最后从实验现象、产生机理和应用前景等方面对比分析了两种放电方式。实验发现在大的溶液电导率下水中电晕放电方式的声学效应明显 ,为水下等离子体声源的设计提供了新的思路。     

纳秒脉冲电晕放电衰减研究

建立了线－板结构脉冲电晕放电实验模型，研究了沿电晕线的纳秒脉冲电晕放电对其自身波头幅值、波头形状的衰减特性，用高灵敏度紫外光－可见光成像系统摄取了单次纳秒脉冲电晕波电图像并进行了分析。研究表明，纳秒脉冲电晕放电对其自身波头幅值的衰减在电晕线前段的下降具有指数型快速衰减的趋势，且首端所加电压幅值越高，这种衰减越严重。     

等离子体反应器作负载时脉冲电源的输出特性

研究了百纳秒脉宽脉冲电源向脉冲电晕等离子体反应器供电时的输出特性，介绍了实验装置与测试系统，计算了电晕电流，并对实验结果进行了分析，提出了提高能量转移效率和优化能量注入的方法。     

径向放电的等离子体阴极脉冲电子束实验研究

本文研究和设计了静电聚焦型的径向放电真空电弧等离子体阴极脉冲电子束源。在分析轴向放电的真空电弧等离子体阴极稳定性的基础上,改进结构,设计了径向放电的真空电弧等离子体阴极,由于表面比较狭窄,产生真空电弧后,阴极斑点的高速移动也都位于直径小于2mm的环形阴极内表面上,从而使得电子发射效率较为稳定。并以此为发射阴极,设计径向放电结构的空心阳极等离子体阴极电子束源,该电子束源为无磁场引导的皮尔斯型电子束源,其主要由等离子体阴极和静电聚焦系统两部分组成。实验测量过程中,采用法拉第筒测量了电子束的相关参数,得到比较稳定的脉冲电子束。     

高压脉冲直流等离子体电源的研制及其放电特性

为满足高超声速磁流体流动控制实验研究的需要,采用同步高压脉冲电离和直流维持放电技术,研制了一种适用于高超声速激波风洞实验系统的高压脉冲直流等离子体电源。首先进行了静止低气压条件下的放电特性研究。通过高速电荷耦合器件(charge coupled device,CCD)可以发现:初始时刻直流放电强烈,放电电流达到16A;随着电容储存能量的消耗,放电电流逐渐减小,放电强度缓慢减弱,直至完全消失,放电形状近似为一圆形。然后进行了高超声速气流中无磁场激励、磁流体(magnetohydrodynamics,MHD)逆气流减速激励和MHD顺气流加速激励条件下的放电特性研究,提出了用于高超声速激波风洞实验系统的MHD激励强度判定标准。研究结果表明:高超声速气流中施加磁场能够起到稳弧的作用,有磁场激励条件下的电源能量消耗约是无磁场激励条件下的3～4倍;MHD加速激励同MHD减速激励的功率相等,而MHD加速激励的电源能量消耗高于MHD减速激励的电源能量消耗。     

脉冲液相放电引发等离子体合成碳量子点及其荧光特性

碳量子点具有优良的光学特性,在环境及能源领域中有重要的应用。为此采用脉冲液相放电技术在柠檬酸和尿素或三聚氰胺的混合水溶液中产生等离子体,引发原料化学反应合成碳量子点。通过放电电压和放电时间等参数的优化,获得了制备荧光碳量子点的最佳条件,并对碳量子点进行形貌、结构和荧光特性的表征。结果表明,脉冲放电峰值电压25 kV、电极间距5 mm、放电时间10 min为合成荧光碳量子点的最佳反应条件,并且液相放电法合成的碳量子点的发光特性可通过放电参数和物料配比等进行调节。该研究结果表明液相放电等离子体法是一种快速合成碳量子点的有效方法——一方面,为碳量子点的快速合成提供参考;另一方面,对液相脉冲等离子体技术的应用范围进一步拓宽。     

等离子体反应器的改进及其与脉冲电源间的匹配

采用一种基于闸流管开关、Blumlein脉冲形成网络和脉冲变压器技术的高压脉冲电源,以模拟甲苯废气为净化对象,在线板式反应器内进行了结构改进试验.考察了线板式反应器内的电晕线间距及在反应器内引入的折流板、阻挡介质陶瓷板和催化剂对甲苯去除率的影响,分析了反应器峰值阻抗与电源的输出特性阻抗的匹配关系,为优化反应器设计及与电源匹配提供了基础数据.结果表明:反应器设计中,电晕线间距和电晕线与极板间距之比以0.8左右较好;反应器内加折流板,甲苯的去除率有所提高;负载Mn催化剂的陶瓷板阻挡反应器的去除率及能量利用率最高,陶瓷板阻挡的次之,无阻挡的最低;峰值电压增大,反应器的峰值阻抗降低,其与脉冲电源的输出特性阻抗比值β趋近1,电源的能量效率相应增大,最大可达92%.     

不同海拔高度交流电晕电流脉冲特性实验研究

不同海拔高度下交流电晕特性的变化规律是高海拔地区线路设计的基础。文章利用可移动式小电晕笼和高频电流测量系统在20m-4320m范围内的5个海拔高度点进行实验,采集了1mm直径细铜丝在不同施加电压下的电晕电流脉冲、无线电干扰和可听噪声水平数据;通过对实测数据的统计分析及拟合,得到了海拔高度对电晕电流脉冲特性的影响规律,并分析了不同海拔高度下电晕电流同无线电干扰和可听噪声水平的关联关系。研究表明,随着海拔高度增加,交流电晕电流脉冲的幅值增大,幅值概率分布逐渐分散,一个周期内交流电晕电流脉冲的数量增加,脉冲形成时间变得更加均匀;将电晕电流有效值作为中间变量,研究海拔高度对交流线路电晕效应的影响,得到电晕电流有效值与导线施加电压呈线性函数关系,该线性函数的斜率k、截距b均为海拔高度h的三次函数;无线电干扰和可听噪声水平均与电晕电流有效值呈对数增长关系,其中可听噪声与电流有效值的函数关系随海拔高度变化而改变。     

Development of discharge plasma waveguide with external magnetic field for laser plasma acceleration

To improve the acceleration length in laser plasma acceleration, we investigate the discharge plasma waveguide with a magnetic field. The discharge circuit consists of two pulsed‐power circuits for preionization and main discharge. Discharges were repeated through the circuit using high‐power semiconductor switches. Laser propagation characteristics of discharge plasma waveguide with the external magnetic field were observed. The results show that the reproducibility of waveguide with the external magnetic field is relatively high compared to that without magnetic field. The laser intensity gradually decreases with the strength of external magnetic field. These results suggest that the electron density profile is possible to control using the discharge plasma waveguide with an external magnetic field.     

脉冲放电烟气脱硫脱硝与除尘相结合工艺研究

提出了一种脉冲放电烟气脱硫脱硝与除尘相结合工艺,除尘和脱硫脱硝过程在采用脉冲+直流供电的同一装置内完成,脱硫脱硝产物用直流电除尘回收。与现有脉冲放电烟气净化工艺相比,省去了专门的除尘装置,可降低投资,减少占地面积,且能保证回收产物的经济价值。     

Treatment of exhaust gas from vehicles by discharge plasma reactors

The exhaust gas from diesel engines is one of the major causes of air pollution. As one method for pollution control, the authors have been developing plasma reactors. The authors' reactor is a concentric cylinder type which has a glass tube barrier between electrodes. Connecting two of these reactors in series, the NO_x (NO + NO₂) component from diesel engine exhaust gas is decomposed up to 93%. This reactor was mounted on a 3-liter diesel engine and received six-mode load testing at an authorized public facility (JARI, Tsukuba City) and cleared the legal critical value of 350 ppm of NO_x. By this success, the effectiveness of discharge plasma treatment of diesel exhaust gas and its practical evaluation have been confirmed. © 1997 Scripta Technica, Inc. Electr Eng Jpn, 120(2): 1–7, 1997     

Change of characteristics of desulfurization and denitrification by combustion flue gas composition and electrode configuration under pulsed corona discharge

Laboratory-scale and parametric experiments of SO₂ and NO_x removal from the simulated combustion gas by pulsed corona discharge have been performed by changing the combustion gas composition and temperature, the electrode configuration of plasma reactor, and the polarity of high-voltage electrode. The following results are obtained: 1) the higher the concentration of H₂O and O₂, the higher the efficiency of desulfurization and denitrification at the same specific input; 2) the pulsed corona discharge with a voltage pulsewidth as short as 200 ns of negative polarity shows the possibility to attain almost 90 percent deSO_x and deNO_x efficiency at the specific discharge input of 20 J/g, which is almost the same as the specific input in the electron-beam process; 3) the deNO_x characteristics show a little temperature dependence in the range of 70 to 130°C, but the deSO_x efficiency increases rapidly in the temperature region below 100°C suggesting the thermochemical dependence of deSO_x reaction; 4) when desulfurization and denitrification proceed, the white dendritic powder deposits on the plasma reactor whose composition is identified to be 49 mol% (NH₄)₂SO₄ and 47 mol% of 2NH₄NO₃ · (NH₄)₂SO₄, and the ratio of SO₂, NO and NH₃ of the deposit is almost equal to that of supplied gas.     

宽频高压脉冲参数对聚酰亚胺薄膜局部放电特性的影响

为了探索脉冲电应力作用下高压绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件绝缘材料的局部放电特性,建立高频高压脉冲作用下的局部放电测量平台,系统研究了电压幅值、脉冲重复频率、上升沿时间和脉宽对聚酰亚胺薄膜局部放电特性的影响规律。结果表明:随着电压幅值从3 kV增加至11 kV,脉冲上升沿处的局部放电信号幅值逐渐增大,而放电时延逐渐减小;随着脉冲重复频率从50 Hz增大至100 kHz,上升沿的放电时延逐渐增大但局部放电信号幅值几乎不变;随着上升沿时间从136 ns增大至300 ns,放电时延逐渐增大且更加分散,局部放电信号幅值逐渐减小且更加紧密;与脉宽为1μs的情况相比,脉宽为500 ns时局部放电信号幅值更大且放电时延更小。该结果可为高压大功率电力电子装置中固态开关的绝缘老化和状态监测提供重要科学依据。     

超级电容器对电池脉冲放电有益作用的研究

电动机启动时会产生很大的电流,但是时间很短。电池有时不能满足电机启动时的电流需求,因此会造成电机不能顺利启动。超级电容器(EDLC)具有很高的比能量,可以解决此问题。研究了电池与超级电容器并联应用时,电流在两个部件中的分配,及电机启动初期并联系统中电池电压降情况。结果表明,超级电容器对于电池在大功率脉冲放电时具有良好的辅助作用。     

微秒脉冲电源的研制及其流动控制性能分析

在连续式等离子体电源的基础上,研制出微秒脉冲等离子体电源,增加了脉冲宽度、脉冲相位和脉冲频率等调制方式,丰富了等离子体实现流动控制的手段。给出了微秒脉冲电源的总体设计方案,对电源硬件电路及控制软件做了介绍,并提出了电源运行的具体指标。通过一系列静止大气下的流动控制实验,对比采用脉冲调制和连续放电时流场诱导效果的差异,证明脉冲等离子体电源比连续式等离子体电源性能有较大提升,且具有低耗能,工作稳定可靠等特点,应用前景广阔。