环境压力对滑动弧放电等离子体助燃激励器特性的影响研究

在航空发动机上运用等离子体助燃技术能够有效减少燃烧化学反应所需的活化能,提高燃烧效率。为了将该项技术真正应用到航空发动机燃烧室,搭建了三维旋转滑动弧放电等离子体助燃激励器放电特性的实验平台,采用实验与理论分析相结合的方法,探索环境压力对三维旋转滑动弧放电等离子体助燃激励器特性的影响。结果表明,在三维旋转滑动弧放电过程中,电弧在击穿伴随滑动模式(B-GI)和稳定电弧滑动模式(A-G)之间还存在一种过渡模式(B-GII),同时具有以上两种模式特征。环境压力对电弧滑动模式影响显著,当压力小于1 bar(1 bar=0.1 MPa)时,电弧滑动模式随气压升高逐渐从B-GI模式发展为A-G模式。与此同时,随着环境压力的增大,电弧击穿电压和峰—峰值电压也随之增大,但由于放电过程中的电弧滑动模式转换,击穿电压在0.5～0.7 bar范围附近会有小幅度的减小。     

旋转滑动弧等离子体重整制氢研究进展

近年来,等离子体制氢技术因系统启停迅速、可处理燃料种类多等优势得到研究者的广泛关注。旋转滑动弧等离子体为非热平衡等离子体,兼具热等离子体和冷等离子体特点,是等离子体重整燃料制氢领域的研究热点。文中简要介绍了旋转滑动弧等离子体重整制氢原理及其性能评价指标,主要对近5年来旋转滑动弧等离子体重整乙醇、甲醇及甲烷制氢的反应物转化率、氢气选择性以及能量效率的研究进展进行总结、分析与展望。基于当前研究现状,针对能量效率优化和氢气选择性改善提出了几点建议,认为优化电源设计、提高旋转滑动弧等离子体反应器与等离子体电源的阻抗匹配度以及旋转滑动弧等离子体重整制氢机理分析两方面还有大量研究工作待完成。研究表明,旋转滑动弧等离子体耦合催化床反应器使反应物转化率及氢气选择性均得到提升,是推动等离子体制氢技术发展的一个重要研究方向。     

新型滑动弧放电等离子体的特性

目前研究人员对滑动弧放电的应用和纯气流推动的滑动弧放电等离子体的理论分析及计算方面研究较多,而对气液滑动弧放电的理论分析及计算方面则研究甚少。为此,对新型气液滑动弧放电进行了电信号测量和图像测量。在半个周期10ms内,电弧电压随时间呈锯齿状变化;高速摄影照片观察发现单个电弧由电弧核心区和外延电晕区组成,电弧核心区直径2.5mm。根据电参数、图像分析结果及Elenbass-Heller方程,建立了交流等离子体通道理论模型,通过该模型可求出气液等离子体电弧的电场强度、电子密度和沿轴线的温度等参数。     

滑动弧等离子体技术用于环境治理领域的研究进展

叙述了滑动弧放电的产生方法、物理属性和基本原理,以及滑动弧反应器结构及反应器在废气和废水处理等环境污染治理工程中的应用情况。利用自制的气液两相流滑动弧放电等离子体降解机理实验装置,对制药废水和DSD酸的浓缩废液进行了初步处理试验,结果表明,高浓度有机废水通过主处理器后,CODCr、BOD5、NH3—N等去除率均可达99％以上,具有良好的应用前景。     

滑动弧放电等离子体去除甲苯的实验研究

为了研究滑动弧放电等离子体对挥发性有机物的净化效果,选取甲苯作为代表物质进行实验研究,观察了电极间隔、电极材料、电极厚度、氧气含量、水汽含量、气流温度、污染物质量浓度等参数对去除率的影响。在输入体积能耗为0.26 kWh/m3、电极间隔为3 mm、电极厚4 mm、气体流量0.8 m3/h、甲苯质量浓度为7 850 mg/L的实验条件下,甲苯的去除率达到90%,反应器的能量利用率达到最大26.92 g/kWh;制作电极的金属材料对反应器的性能影响不大;甲苯去除率随着氧气含量、水汽含量和气流溫度的增加而增加,随着污染物浓度的增加而降低。     

二维交流滑动弧放电物理参数分析

笔者对刀片式交流滑动弧放电过程进行了系统的分析,考察了进气流量、电极间距等因素对放电电压、电流、放电功率、对流换热等物理参数的影响.实验结果表明:当流量较低,如0.9 L/min时,放电电压随着弧长增加呈现二次曲线增长;当流量提高,超过10 L/min时,放电电压在电弧较短区域变得紊乱.放电功率随着气流量的增加.先线性...     

不同气体成分添加对氮气滑动弧放电模式及特性的影响

研究表明滑动弧放电等离子体可高效降解生物质气化焦油,而气体种类和含量是影响滑动弧焦油降解性能的重要因素。为优化滑动弧放电的运行条件参数以及为实际应用效果的提升提供支撑,通过电学和光学等检测分析手段,采集并获得了在氮气滑动弧中添加不同体积分数的气体成分(二氧化碳、水蒸气和氧气)时放电的电学信号和放电图像,系统研究了不同运行条件下交流滑动弧等离子体的放电模式、伏安特性、光谱特性及电弧运动特性。研究结果表明:在氮气气氛中,滑动弧放电呈现出稳定滑动和击穿伴随滑动两种不同的模式,前者具有较大的平均放电功率和滑动周期,且能产生较大的电弧弧长和弧高;气体成分及其体积分数对放电模式具有显著的影响:H₂O的添加有利于电弧向稳定滑动模式发展,而CO₂和O₂的添加则使滑动弧放电表现出以击穿伴随滑动为主的模式;滑动弧放电模式直接影响其发射光谱强度,和击穿伴随滑动模式相比,稳定滑动模式下的发射光谱强度明显增强,这表明稳定滑动模式有利于产生更多的活性粒子,促进化学反应的进行;此外,在氮气滑动弧放电等离子体中引入CO₂和O     

NaOH气液两相滑动弧放电处理含硫废气的研究

为了提高气液两相滑动弧放电对火电厂废气的处理效率,将传统的纯水液相替换成NaOH溶液。通过观测放电过程中的电压-电流波形和发射光谱,研究加入NaOH对滑动弧放电的电气特性和光学特性的影响。选取SO_2作为待处理废气,对比分析NaOH溶液、纯水液相下SO_2的去除率以及产物浓度随处理时间、气体流速的变化情况,以及NaOH溶液浓度对SO_2去除结果的影响。实验结果表明,相同条件下,NaOH溶液代替纯水液相增强了气液两相放电强度,电离出更为大量的OH自由基;同时,NaOH的加入使SO_2的去除率提高了5%~7%,产物中的SO3含量较纯水液相时降低了50%左右。     

气液滑动弧放电降解4-氯酚溶液的研究

用10kV高压产生直接与废水接触的气液滑动弧放电非平衡等离子体降解水中4-氯酚。实验研究表明:由于液滴的存在改变了电极间的介电常数和局部电场,气液滑动弧放电的电压波形比纯气流滑动弧放电更加不规则,起弧电压更低:从溶液COD降解效果来看,当不锈钢作为电极材料时, 4-氯酚降解效果比铝和铜电极材料好;当空气作为载气时,经过76min的等离子体处理,溶液的COD值由1679.2mg／L降到190mg／L,相当于COD降解率为88．68％;增大气液混合比能够提高4-氯酚的降解效果;同时检测了H2O2和O3的生成量和溶液pH、电导率的变化。     

基于Laval喷管的滑动电弧放电等离子体发生器及其工作特性分析

为了研究产生于Laval喷管中的一种新型滑动电弧放电的物理特性,研究了不同流量工作气体(空气)条件下产生的等离子体电弧的伏安特性,并利用高速摄影仪对此种新型等离子体的滑动电弧发展过程进行了跟踪,记录了滑动电弧等离子体击穿—延长—电弧最大—熄灭的循环过程。结果表明:随着工作气体流量的增加,电极电压波形出现突变的频率越来越高;电流波形随着气体流量的增加除了击穿时突变点增多外大致形状不变,近似于正弦波形,且最大值都为0.4A;半周期内的平均电压在629～1 347V范围内变化。分析得出,流量变化对这种滑动电弧放电的伏安特性,特别是电压特性存在剧烈影响,这一点也可以从高速摄影所得图像中看出。     

滑动弧促进甲烷干重整电弧图像及电参数分析

为充实旋转滑动弧促进甲烷干重整技术的相关研究,利用高速摄影和示波器,研究了磁场和气流协同驱动的滑动弧的物理特性。通过电弧图像和电参数图像,分析滑动弧CO2放电随磁场有无、流量变化的关系,并对总体积流量6 L/min下,甲烷干重整随CH4/CO2比例变化时滑动弧的物理特性进行了分析。研究表明:磁驱动可以提高滑动弧旋转速度,增大等离子体区域和非平衡态程度;总进气体积流量6 L/min,甲烷体积分数为30%时,干重整反应剧烈,电弧弧长周期性变化,电弧与电极有多触点现象,且会发生触点漂移。     

高压脉冲放电水处理技术的理论研究

为了探讨高压脉冲放电水处理技术的机理及模型,归纳、概括了高压脉冲放电过程中物理效应的形成及其作用、液体介质的击穿机理及击穿模型,还分析了高压脉冲放电过程中发生的化学过程。所得结论为:弧光放电发射的光辐射最强,火花放电次之,流光放电较弱;紫外辐射可把臭氧和过氧化氢分解为氧化性更强的羟基;冲击波可间接引起热解和自由基反应;液体介质的击穿主要可分为电击穿理论、热力(气泡)击穿理论,建立的模型在一定的范围内能准确地预言实验结果;气、液界面发生苯酚降解的化学反应是羟基进攻和臭氧氧化,氧气和氩气导致形成不同的降解副产品,而溶液中的化学过程则主要是羟基进攻。     

大气压磁驱动滑移弧放电非平衡氩等离子体光谱特性分析

采用横向磁场驱动的滑移弧等离子体发生器,可以产生非平衡、大气压下的氩等离子体。为了研究滑移弧非平衡等离子体的特性,利用光谱仪对滑移弧氩等离子体的光谱特性进行了分析。实验结果发现,在紫外波段(波长300～400nm)与红外波段(波长745～930nm)滑移弧等离子体的谱线较强,其中在紫外波段含有大量分子谱系,在红外波段氩原子谱较强。利用N2分子谱来估算等离子体的重粒子温度,结果约为1 700K;根据实验测得的氩原子谱线强度,可获得等离子体的电子温度约为0.999eV、电子数密度约为9.4×1014 cm-3。因此,滑移弧氩等离子体基本处于非热平衡态,且处于10个2p(Paschen符号)能级上的氩原子密度分布偏离Boltzmann分布。     

利用滑动弧放电脱除烟气中多环芳烃和碳黑颗粒

由于PAH和碳黑颗粒对环境和人体健康的危害已经引起各国的重视，成为国内外学者的研究重点。从PAH和碳黑颗粒的控制方法来看，低温等离子体法可以同时脱除这两种污染物。该文用管式沉降炉焚烧聚乙烯 (PE) 和聚氯乙烯 (PVC) 生成含有多环芳烃和碳黑颗粒的烟气，研究了利用滑动弧放电同时脱除烟气中多环芳烃 (PAH) 和炭黑颗粒的方法。研究发现：降低烟气温度有利于PAH和碳黑颗粒的脱除；PAH最高脱除率达到74.4722%，碳黑颗粒最高脱除率为89.391%。实验结果表明，此项技术可有效同时脱出PAH和碳黑颗粒。