不同压力条件下高压脉冲电场灭菌效果研究

本文采用同轴电极结构的处理室和能够产生双极性单指数衰减波的脉冲灭菌装置对液体食品进行了灭活处理,探讨了液体食品分别在常压、加气压、除气处理、除气后再加气压下的高压脉冲电场(pulse electric field,PEF)灭菌效果.实验研究表明:在脉冲电压灭菌前,进行加压处理,有利于脉冲电压灭菌,而在脉冲电压灭菌前除气处理,不利于脉冲电压灭菌.     

同轴圆柱形电极用于脉冲高电压灭菌的研究

采用同轴圆柱形电极系统对含大肠杆菌或沙门氏菌的生理盐水样品进行了脉冲高电压灭菌处理,根据实验结果,讨论了电极结构、脉冲电压幅值、脉冲次数、脉冲电容对灭菌效果的影响及原因。     

低场强脉冲电场杀灭水中大肠杆菌的实验研究

采用高频低场强脉冲电场系统对水中的大肠杆菌进行灭菌研究,探索反应器结构、电气参数及水质参数等对脉冲电场灭菌效率和能量效率的影响.圆筒式反应器体积为500mL,平均脉冲场强为3~12kV/cm,脉冲频率可以高达20kHz.最佳高压电极结构为6层均匀分布的直径为40mm的网电极.脉冲电场的杀菌效率和能量效率随着脉宽和场强的增大而提高,水的电导率影响波形和单脉冲能量的变化,从而影响杀菌效果,当初始细菌密度降低时有利于彻底杀光.脉冲频率对杀菌无明显影响,但高频率能够大幅缩短处理时间.当脉冲电压为6kV,脉宽为30μs,水的电导率为2.5μS/cm,细胞初始密度为103~106 cfu/mL时,在消耗能量<200J/mL,水温<40℃的前提下,脉冲电场处理后细菌密度下降了1、2个对数.当细菌初始密度低于1 250cfu/mL时,细菌被全部杀光,实现了非热低温灭菌.     

基于能量密度的PEF灭菌实验研究

介绍了高压脉冲电场灭菌系统的组成,阐述了高压脉冲发生器的设计原理及食品处理室的结构.提出了单个脉冲下处理室能量密度的概念,并以此概念对脉冲电压幅度、脉冲电容器电容量及处理室容积对液体试品细菌残活率的影响进行了统一说明.实验结果表明:细菌残活率随单个脉冲下处理室能量密度的增大而降低.     

同轴结构微波灭菌装置电磁特性模拟

根据细胞电穿孔机理,当外加电场达106 V/m,细胞膜将被击穿,内部物质外泄导致细胞灭亡。以微波生物效应、电磁场集中理论为指导,采用CST软件模拟分析2450 MHz,λ/4同轴腔形式的微波灭菌装置,得出电磁场结构分布图。结果表明,当输入功率达到102 W量级时,灭菌区域满足细胞瞬态击穿的场强要求,能够实现空气的快速灭菌。     

高压纳秒脉冲电场消融黑色素瘤细胞实验研究

为了研究高压纳秒脉冲电场(nsPEF)消融恶性肿瘤的关键影响参数,基于火花开关和传输线变压器(TLT)技术,自主研制重频高压纳秒脉冲电场(RnsPEF)发生系统,可以稳定输出纳秒级脉宽的指数脉冲,证实了高压纳秒脉冲电场杀伤肿瘤细胞的效果和可控性. 以贴壁生长于六孔板中B16黑色素瘤细胞为对象,研究脉冲次数、峰值电压、重复频率和电极针对间距对肿瘤细胞消融效果的影响. 以电极杯中B16肿瘤细胞悬液为研究对象,结合CCK-8检测法开展脉冲处理后细胞活性的研究. 结果发现,高压脉冲电场和脉冲能量注入密度是影响纳秒脉冲电场消融肿瘤细胞的关键因素,重复频率对消融效果的影响不大. 结果显示,自制RnsPEF系统消融B16肿瘤细胞的阈值电场强度为6.8 kV/cm,注入能量密度的阈值为11.4 J/cm³和最佳消融次数为500次脉冲.     

脉冲高电压灭菌的研究

本文介绍了用脉冲高电压对含大肠杆菌的生理盐水样品进行灭菌处理的实验方法和结果，采用了三种不同的电极系统，并分别讨论了它们在灭菌处理中的机理和特点。     

电极覆盖窄空气隙放电过程分析

为深入理解电极介质覆盖窄空气隙放电过程的动力学行为,探索不同外施电场条件下带电粒子行为、覆盖介质特性及间隙尺度对气隙放电的影响,建立了一维自洽流体力学的气体放电模型并进行数学分析,获得了大气压下电极介质覆盖窄空气间隙电场、粒子行为和介质表面电荷积聚过程的时空分布,以及与外施电场之间的对应关系.结果显示,外施电压的幅值、频率的变化对放电电流的幅值以及半个周期内的放电脉冲个数都会产生影响.另外,介质层厚度及介电常数的变化对放电电流的幅值及脉冲个数也会产生影响,但影响不大.     

食品欧姆加热过程中不同电极形状的温度场分布的数值模拟

为了了解5种不同电极板形状对食品欧姆加热中物料的温度场分布及加热效率的影响,建立了不同电极形状的欧姆加热三维模型,利用有限元的方法求解欧姆加热过程中模型的温度场和电场方程,模拟分析了矩形、圆形以及弧形电极的欧姆加热过程中的温度分布.结果表明:食品的欧姆加热过程中温度场的分布与电极的形状有很大的关系,弧形电极的欧姆加热过程中,电流密度的分布与电极的弧度有关,电极的曲率越大,电场线越密集,电势梯度增大,加热过程中温度场分布越不均匀;矩形与圆形电极的欧姆加热效果相同,其电场分布及加热效率都一致.     

一种新型高压脉冲电场杀菌装置的研制

阐述了高压脉冲电场杀菌装置的一般组成.研制了一台最高输出电压为15 kV的高压脉冲发生器并详述了其工作原理.设计了处理室的结构并对处理室电场分布进行仿真分析.实验结果表明:在此装置作用下,随着电场的增强,杀菌效果显著提高;脉冲数增加3倍,被杀灭的菌落总数提高了近3个数量级;菌落总数残存率最大下降超过3.5个对数.研究表明该装置具有较好的杀菌效果.     

脉冲电场提取西藏灵菇胞外多糖条件优化

以西藏灵菇发酵液为材料,通过高压脉冲电场技术研究了辅助提取胞外多糖的最优条件。结果表明:高压脉冲电场辅助提取乳酸菌胞外粗多糖的最佳技术条件是:电场强度为40kV/cm,脉冲数为8,pH值为7。影响胞外多糖提取的因素的主次顺序为电场强度>pH>脉冲数,其中电场强度对胞外多糖提取具有显著性影响(α<0.05)。优化处理后胞外多糖提取数量比对照组提高了84.30%。     

The role of varied metal protrusions on the conductor surfaces in corona discharge subjected to DC high voltages

Conductor corona performance is significant in the evaluation of electromagnetic environment for high voltage power transmission lines. The influence of artificial contaminated conductors on corona discharge was studied and turned out to be complicated. The ionized field strength on the corona cage was measured by field mill. Meanwhile, photos of corona plumes were photographed and grayed to quantitate the corona discharge intensity. Subsequently, a calculation model for equivalent electric field strength coefficient was established to evaluate the discharge intensity of conductors in coaxial cylindrical electrode. It could be found the computational results achieved an agreement with the observed experimental phenomena. By means of simulation results, a reasonable explanation was given to the finding that the closer the distance between the two protrusions was, the lower the corona discharge intensity and higher corona inception voltage of the conductors would be. In summary, the distributions of corona sources played an important role in the corona discharge and this work would provide an important reference for the evaluation of corona effects on the surface of contaminated conductors.     

Matlab在电磁场与电磁波课程电解槽的应用

针对电磁场与电磁波课程教学中理论性强、概念抽象等特点.利用Matlab语言编写程序,实例分析并形象再现了同轴矩形、同轴内矩-外五边形电解槽的等位线和电场强度的空间分布.实例计算结果表明:Matlab在解决实际的工程和数学问题中,具有使用更为简便、语句功能更强的特点,能直观地演示非规则同轴电解槽的空间电势和场强分布.     

均衡多针头静电纺丝场强的有限元模拟

针对多针头静电纺丝存在射流相互干扰和场强不均匀的问题,通过改变针头长度、间距及加压方式等参数,利用有限元分析软件对静电纺丝中无法直接观测的高压静电场场强进行模拟,并观察多针头静电纺丝场强分布规律,提出可有效控制多针头静电纺丝场强均匀性的方法:纺针套塑料管、各纺针施加不等电压、纺针不等长.结果表明:塑料管可以使得电荷集聚,从而增加场强,利于节能;额外加压、不等针长能够均匀场强;不等针间距对均衡场强的效果不显著.     

电场对[100]cub切型PMN-PT单晶电畴组态的影响

采用偏光显微镜观察了电场作用下[100]cub切型PMN-PT弛豫铁电单晶电畴组态的变化.结果表明：在正向电场作用下,当电场强度超过2.45 kV/cm时,平行于电场方向小畴条带慢慢消失,当电场强度升高到7.15 kV/cm时,原畴壁逐渐消失,在接近电极附近试样上优先出现了垂直于电场方向的新电畴;在反向电场作用下,电场强度超过2.05 kV/cm时,电畴条带沿电场方向扩展,当电场强度升到7.15 kV/cm时,平行于电场方向电畴消失,而出现许多垂直于电场方向电畴;在交流电场驱动下,电畴以低于50 Hz的频率做周期性振动.     

多电极介质阻挡放电降解甲苯的实验研究

介质阻挡放电是产生低温等离子体的有效方法.为了增大电晕区影响范围,提高对甲苯的降解能力,本实验在常温常压的环境下,研究了"多电极等离子反应器".实验考察了反应器结构、电场强度、频率、气体流速对甲苯去除率的影响,分析了放电电压与漏失电流的关系.实验结果表明,反应器结构对去除率有显著的影响,高压放电极数量的增加有利于提高去除率,反应器漏失电流随外加电压的增大而增大.甲苯的去除率随电场强度的增强而增大、随气体流速的增大而减小.甲苯的去除率随频率的增强而增大,但频率对去除率的影响不如场强的效果显著.     

集成电光器件的边缘电场效应

电场分布是影响电光器件特性的主要因素。研究了有限尺寸平行电极的电场分布，得到了其电荷分布密度、电容、电场强度的数学解析式，并分析了边缘电场效应，在此基础上得到了在集成电光器件中相邻光通道互不干扰所需的平行电极对的间隔距离，这对集成电光器件的设计很有参考价值．     

低压电场对污泥分离短程化的最佳条件

研究了电场处理污泥分离短程化.通过实验考察了污泥沉降效果受污泥浓度MLSS、电极入水深度L和电压U等因素的影响.由正交实验确定了污泥沉降效率的最佳条件.结果表明,MLSS=3.7g/L、L=15cm、U=53V时,所得到的污泥沉降效果较好,沉降效率η=46.2%,促沉效果随MLSS的增大而变差,L为量筒液面总高度50%左右时促沉效果较好,浓度不同对应的最佳沉降时的电压也不同.经过电场处理后的出水水质比未经处理的要好,且活菌数量较未处理时要多一些.