大液滴撞击结冰传热过程及介质阻挡放电除冰实验研究

对大液滴撞击过冷壁面结冰的传热和相变过程进行了实验研究,采用高速成像技术与红外测温成像技术对液滴撞击不同温度过冷壁面时的动态过程进行拍摄记录。另外提出一种新的除冰方式,利用高频纳秒脉冲介质阻挡放电等离子体激励器进行了除冰的实验验证,并进行了热力学分析。实验结果表明：壁面温度的变化对液滴铺展过程影响较小,最大铺展系数几乎不变,但对液滴收缩与振荡过程以及最终结冰冰形有较大的影响;结冰从液滴底层开始,壁面温度越低,液滴与过冷壁面温差越大,底层液滴结冰更快,而上层液膜经过回缩、振荡之后,液膜厚度更薄,结冰相变所需时间也更短;利用高频纳秒脉冲介质阻挡放电除冰效果显著,其放电区域作用相当于是一个“热源”且根据其作用方式的不同,除冰过程可分为两个阶段。     

平行板双介质阻挡放电等离子体处理氮氧化物影响因素

通过自行设计的双介质阻挡反应器产生的等离子体对氮氧化物去除过程进行了研究。考察峰值电压为14~21 kV,NO的初始质量分数为400~600μg/g,O2的体积分数为0~8%,气体流量在600~1 600 mL/min,等离子产生方式,即O2单独经过等离子体,O2与N2共同经过等离子体,O2、N2和NO共同经过等离子体对氮氧化物去除的影响。结果表明:提高峰值电压有利于氮氧化物脱除,增加氧的体积分数和气体流速,抑制了氮氧化物的脱除。     

介质阻挡放电和旋转电晕放电等离子体二甲醚转化的对比

采用介质阻挡放电（DBD）和旋转电晕放电（RCD）技术研究了二甲醚的转化,发现两者差异很大。从产物分布、转化率及能耗上看,利用RCD所获得的二甲醚的转化率高,几乎不受二甲醚停留时间的影响,且氢气、一氧化碳和不饱和烃的含量大,几乎没有液相产物,而利用DBD能获得较多的液相产物,包括一些醇、醛和含有甲氧基的有机化合物,如甲醛、甲醇和二甲氧基乙烷,且大部分组成都是含有甲氧基的化合物,液相产物的选择性高达32.23％,但是能耗较大。从放电特性上看,RCD能获得较强的脉冲电压和电流,使能量更加集中。     

介质阻挡放电等离子体对茜素红溶液的降解

利用介质阻挡放电等离子体法对染料茜素红溶液进行降解。考察了放电间距、输入电压及溶液pH值对茜素红降解效果的影响,并通过测定放电过程溶液中活性粒子O₃的浓度,探讨了促使茜素红降解的主要因素。结果表明,高压电极与液面间距为8 mm、输入电压为8 kV时,降解效果较好。其中弱碱性环境下（pH=8.4）降解效果最好,40 min后茜素红浓度降为0.26 mg·L^-1,在弱酸性环境（pH=5.8）中处理45 min后,茜素红浓度为1.61 mg·L^-1,而在中性环境（pH=7.0）中降解效果较差,处理45 min后茜素红残留浓度为5.70 mg·L^-1。溶液中的O₃是推动氧化反应进行的主要因素。     

介质阻挡放电等离子体与柴油反应的实验探究

采用空气大气压介质阻挡放电(DBD)等离子体对柴油进行了处理。探究了不同的放电特性下经空气DBD等离子体处理后柴油的性质变化,其粘度升高,色泽变暗。随着放电频率以及放电间隙的增加,柴油的粘度呈现先增加后降低的趋势,色谱-质谱联用分析发现,处理后柴油样品中短链正构烷烃向长链正构烷烃转化并生成一定量的气体。实验结果表明,经等离子体处理后柴油中长链烃类发生断键,部分自由基结合生成小分子气态烃类,剩余的自由基进行重组生成更长链的烃分子。     

介质阻挡放电微等离子体分解二氧化碳研究

二氧化碳既是主要的温室气体之一,也是包含碳和氧的资源,把相对惰性的CO₂转化为易于利用的CO是其利用的方法之一。采用介质阻挡微等离子体反应器通过单变量和正交实验探究了反应器参数(放电区长度、放电间距、介质厚度)和工艺参数(输入功率、放电频率和停留时间)对CO₂分解为CO的转化率和能量效率的影响规律。研究结果表明,影响CO₂转化率的大小顺序依次为：放电间距>放电长度>输入功率≈停留时间>介质厚度>放电频率;输入功率60.0 W、放电频率9.0 kHz和停留时间1.5 s、放电区长度60 mm、放电间距0.5 m、介质厚度1.6 mm时,CO₂的转化率为10.6%,能量效率为4.1%。     

介质阻挡放电低温等离子体降解甲硫醚

在线-筒式反应器中,应用介质阻挡放电低温等离子体对甲硫醚的降解进行实验研究.采用BPFN型窄脉冲高压电源供电,考察了重复频率、峰值电压、初始浓度、气体流量等单因素对去除率的影响.结果表明,介质阻挡放电能够有效地去除甲硫醚废气.甲硫醚去除率随着重复频率的增加而上升,但能量利用率却降低,本实验中采用重复频率为100 Hz较合适.当气体流量为1000 mL·min-1、初始浓度为906 mg·m-3时,甲硫醚去除率可达100%,此时能量利用率为0.864 mg·kJ-1.当甲硫醚初始浓度为525 mg·L-1,气体流量由1000 mL·min-1增加至2000 mL·min-1时,甲硫醚去除率由100%降低至85.7%,但是能量利用率却由0.706 mg·kJ-1升高至1.210 mg·kJ-1.     

介质阻挡放电等离子体处理芳纶的表面性能研究

采用介质阻挡放电(DBD)装置对芳纶1414表面进行改性处理,探讨低温等离子体处理对纤维表面性能的影响。结果表明:经过DBD等离子体处理后,芳纶1414纤维表面粗糙程度加剧,粘结性能和浸润性能有了明显的改善;当DBD等离子体处理功率为200～300 W,时间为60 s,氩气流量为2～3 L/min时,芳纶1414的界面剪切强度从处理前的11.9 MPa上升到14.2 MPa,接触角由处理前的85.0°下降到了60.6°。     

介质阻挡放电等离子体对PP非织造布的改性

利用常压介质阻挡放电(DBD)设备,研究了工作气体、放电电压、处理时间、试样布置方式等对聚丙烯(PP)熔喷非织造布吸水率和处理效果均匀性的影响。结果表明:PP非织造布试样在90kV下用氩等离子体处理40s,吸水率达672%,在氩气中混入少量氧气(Ar/O2体积比为10/1),吸水率可提高至717%;试样吸水率随处理时间及放电电压的增加均提高,可以通过增大放电电压来有效地降低处理时间;随着DBD等离子体处理强度的增加,PP非织造布整体亲水性和表观均匀性均得到有效提高;试样布满放电区域有利于提高其吸水率和处理效果的均匀性。     

PAN超滤膜的常压介质阻挡放电等离子体亲水改性

利用常压介质阻挡放电（DBD）等离子体技术,在非对称聚丙烯腈（PAN）超滤膜的表面接枝含有亲水基团的丙烯酸（AA）和聚乙二醇甲基丙烯酸酯（PEG360OHMA）,采用衰减全反射傅立叶变换红外光谱仪（ATR-FTIR）、水接触角测定仪和扫描电镜（SEM）表征膜的表面性质,牛血清蛋白（BSA）溶液过滤实验考察膜的抗生物污染性能。结果表明,常压DBD等离子体亲水改性的超滤膜具有良好的抗生物污染性能。     

DBD等离子体改性芳纶表面的动态工艺研究

采用介质阻挡放电(DBD)空气等离子体,选择不同放电强度及处理时间对芳纶表面进行连续动态处理。通过扫描电镜以及光电子能谱仪对处理前后芳纶表面进行表征。结果表明,经DBD等离子体处理后的芳纶表面粗糙度有较大提高,浸润性显著提高,且纤维表面C元素质量分数下降超过5%,0元素质量分数约上升8%;芳纶表面的粗糙度、浸润性及含氧基团含量均随放电强度和处理时间的增加而提高。     

Hydrophobic coating of silicate phosphor powder using atmospheric pressure dielectric barrier discharge plasma

A stable superhydrophobic coating was successfully deposited on commercial silicate‐based orange phosphor by using atmospheric pressure dielectric barrier discharge plasma with hexamethyldisiloxane (HMDSO) and HMDSO/toluene mixture as precursors. Owning to the good optical properties, the deposited film acts not only as a hydrophobic protective layer but also as an antireflection optical thin film capable of improving the phosphor photoluminescence efficiency. The plasma‐polymerized film based on Si?O?Si backbone containing methyl and phenyl nonpolar functional groups exhibited high‐water‐repellent characteristics. It was found that the water contact angle gradually increased with increasing the aging time and remained unchanged at about 140° after 1‐month aging. Besides, the thermal stability of the coated phosphor under high‐temperature condition was substantially enhanced by the aging. The findings of this work can contribute to improving the durability and reliability of the phosphor, eventually the long‐term stability of phosphor‐based light emitting diodes in practical applications. © 2014 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 60: 829–838, 2014     

高压脉冲介质阻挡放电协同臭氧溶气降解聚丙烯酰胺模拟废水

利用高压脉冲介质阻挡放电与臭氧联用的上流式反应器,考察了高压脉冲介质阻挡放电、臭氧和二者协同处理聚丙烯酰胺的降解情况以及COD和BOD5/COD的变化趋势;另外研究了反应器内加入TiO2催化剂对处理效果的影响,并探讨了其作用机理。结果表明,停留时间为10min时,放电协同臭氧溶气对聚丙烯酰胺的降解率可达51%,比单独放电和单独臭氧分别提高了27%和4%。加入TiO2催化剂后,COD去除率达到65%,BOD5/COD提高到0.37。     

DBD等离子体对蒽醌染料废水的脱色

该文使用了介质阻挡放电低温等离子体对蒽醌染料废水进行脱色,采用酸性艳蓝和酸性紫红作为研究对象,探讨放电功率、电介质间距、放电时间、浓度和pH等因素对脱色性能的影响。结果表明当染料初始浓度为100 mg/L、放电功率为4 kW/L、电介质间距为6 mm时,放电9 min可使蒽醌染料获得98％以上的脱色率。在工程应用中一般要求脱色率达90％左右,此前提下理论能耗为19 kJ左右。     

介质阻挡放电技术处理挥发性有机物的研究进展

介质阻挡放电技术在处理低浓度挥发性有机物（VOCs）过程中具有反应快速、工艺简单及适应范围广等优点而受到广泛关注。本文从介质阻挡放电单独使用和介质阻挡放电协同催化两方面进行了概括总结。首先,简述了介质阻挡放电处理VOCs所用的驱动电源和等离子体发生器的研究现状及气体性质对VOCs降解性能的影响;其次,介绍了介质阻挡放电协同催化的两种方式（内置式和后置式）及各自情况下采用不同催化剂强化VOCs去除性能、提高能量效率、抑制副产物生成的过程机理;最后,分析了介质阻挡放电技术处理低浓度VOCs过程中存在的关键问题,并提出了未来的重要研究方向为：等离子体催化体系中VOCs的界面反应机理;催化剂的抗积碳性能的提高;适用于多组分VOCs的高效催化剂的开发。     

Hydrogen from steam methane reforming by catalytic nonthermal plasma using a dielectric barrier discharge reactor

A scaled-up dielectric barrier discharge (DBD) reactor has been developed and demonstrated for the production of hydrogen from steam methane reforming (SMR) by catalytic nonthermal plasma (CNTP) technology. Compared to SMR, CNTP offers conversion at ambient pressure (101.325 kPa), low temperature with better efficiency, making it suitable for distributed hydrogen production with small footprint. There have been several lab-scale DBD reactors reported in the literature. Dimension of the scaled-up DBD reactor is about six times the lab-scale version and can produce 0.9 kg H₂/day. The scale-up is, however, nonlinear; several technical innovations were required including spray nozzle for homogeneous introduction of steam, perforated tube central electrodes for generation of homogeneous plasma. Conversion efficiency of the scaled-up DBD reactor is 70–80% at 550°C and 500 W. A continuous run of 8 hr was demonstrated with typical product gas composition of 69% H₂, 6% CO₂, 15% CO, 10% CH₄.