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。     

介质阻挡放电等离子体防除冰实验研究

在无风环境下分别进行了交流介质阻挡放电（AC-DBD）、纳秒脉冲介质阻挡放电（NS-DBD）及射频介质阻挡放电（RF-DBD）等离子体除冰实验研究,采用高速成像技术与红外测温成像技术分别记录除冰过程中介质层表面相变及温度动态变化过程,对比分析了三者的优缺点及传热机理。结果表明,在功率相同的条件下,AC-DBD等离子体激励的温升迅速,加热范围广,除冰实验效果最佳;对于NS-DBD等离子体激励,低压高频的除冰性能明显优于高压低频;RF-DBD等离子体激励放电主要集中在电极条边缘,放电剧烈,但电极间的区域温度较低,导致整体除冰效果不佳。最后,选择除冰效果最好的AC-DBD等离子体激励,在结冰风洞中进行了防冰实验研究。结果表明,AC-DBD等离子体激励整体防冰效果较好,但在防冰过程中,前缘会出现局部结冰,需进一步优化激励器构型及能量,提高AC-DBD等离子体激励防冰效果。     

介质阻挡放电等离子体防除冰实验研究

在无风环境下分别进行了交流介质阻挡放电(AC-DBD)、纳秒脉冲介质阻挡放电(NS-DBD)及射频介质阻挡放电(RF-DBD)等离子体除冰实验研究,采用高速成像技术与红外测温成像技术分别记录除冰过程中介质层表面相变及温度动态变化过程,对比分析了三者的优缺点及传热机理。结果表明,在功率相同的条件下,AC-DBD等离子体激励的温升迅速,加热范围广,除冰实验效果最佳;对于NS-DBD等离子体激励,低压高频的除冰性能明显优于高压低频;RF-DBD等离子体激励放电主要集中在电极条边缘,放电剧烈,但电极间的区域温度较低,导致整体除冰效果不佳。最后,选择除冰效果最好的AC-DBD等离子体激励,在结冰风洞中进行了防冰实验研究。结果表明,AC-DBD等离子体激励整体防冰效果较好,但在防冰过程中,前缘会出现局部结冰,需进一步优化激励器构型及能量,提高AC-DBD等离子体激励防冰效果。     

介质阻挡放电脱硫脱硝过程特性

氮氧化物和硫氧化物在介质阻挡放电(DBD)反应器中的脱除率与很多因素有关,如氧气含量、相对湿度和烟气中SO_2的初始浓度等。本文通过改变SO_2初始浓度、氧气含量和相对湿度来研究脱除氮氧化物和硫氧化物过程中的反应机理。结果发现,在N_2/SO_2/NO体系中SO_2初始浓度在较大范围内变化对NO和SO_2的脱除率影响很小;而N_2/NO/SO_2/H_2O体系中相对湿度的增加对SO_2的脱除的影响较NO的影响大,增加烟气中相对湿度能明显减少SO_2在烟气中的浓度;N_2/NO/SO_2/O_2体系中氧气的增加对SO_2的脱除效率影响不明显,但能促进NO氧化成NO_2或者其他的氮氧化物,同时,在一定的条件下,也能加速NO的生成。探讨NO和SO_2的反应机理,发现SO_2的反应主要与OH和水合电子有关,而NO的反应与O、N等活性基相关。     

介质阻挡放电裂解CO_2的实验研究

考察了CO_2进气流量、放电功率、放电频率对介质阻挡放电(DBD)裂解CO_2反应的影响。结果表明,CO_2转化率随着CO_2进气流量的增加而减小,随着放电功率的增加而增加,随着放电频率的增大略微减小,但变化幅度不大。DBD转化CO_2能量效率几乎不随CO_2进气流量和放电功率改变,仅随放电频率有所改变。     

介质阻挡放电低温等离子体脱硫脱硝过程的研究

考察介质阻挡放电低温等离子体反应器两端电压、电源频率、烟气湿度、氧气含量等因素对NO和SO_2脱除率的影响。结果表明,随着反应器两端电压的增加,NO和SO_2的脱除率提高,在电压16 k V后,脱除率提高变缓;随着频率增加,NO和SO_2的脱除率先增加后减小,频率10 k Hz时,NO和SO_2脱除率达到最大;烟气相对湿度的增加,可以大幅提高SO_2的脱除率,氧气含量的增加,却导致NO的脱除率降低。     

介质阻挡放电降解废气中萘的实验研究

采用介质阻挡放电对模拟废气中萘的降解进行了研究,深入分析了放电特性和萘的降解特性。研究结果表明:介质阻挡放电过程产生了90 ns脉宽的脉冲电流。放电电压的增加提高了能量密度,从而促进了萘的降解。在7 k V的放电电压下,能量密度达到了236.4 J·L-1,此时萘的降解效率为94.1%。而随着放电电压的增加,萘的降解产物COx的选择率却有所下降。在相同的能量密度下,低放电频率、窄放电气隙有助于萘的降解。介质阻挡放电过程中仅产生6μL·L-1左右的NOx,而生成了500μL·L-1以上的O3。另外,萘的降解过程还产生了萘醌、脂肪族化合物和短链烃等副产物,这表明氧自由基在萘的降解过程中起到了重要的作用。     

介质阻挡放电等离子体脱除沼气中硫化氢的实验研究

介质阻挡放电（DBD）等离子体技术是一种有效的气体污染物控制技术。开展了利用DBD等离子体技术脱除模拟沼气中硫化氢的实验研究,考察了放电能量密度、硫化氢初始体积浓度、停留时间以及含氧量对硫化氢脱除效果的影响,并分析了DBD等离子体反应器中脱除硫化氢的产物。结果表明,DBD等离子体能有效脱除模拟沼气中的硫化氢气体,脱除效率随放电能量密度、停留时间和含氧量的增大而提高,并且随硫化氢初始体积浓度的增加而下降;当模拟沼气处理气量为382mL／min、硫化氢初始体积浓度为4000×10^-6、氧气体积浓度为2％、能量密度为24．1kJ／L时,硫化氢气体被完全脱除,同时氧气的体积含量也低于0．5％,达到了国家规定的车用天然气标准内的硫化氢和氧气含量标准。根据产物分析,硫化氢的脱除产物主要为二氧化硫,少量的单质硫粉。     

介质阻挡强电离放电合成高浓度臭氧的实验研究

研究了介质阻挡强电离放电非平衡等离子化学法合成臭氧的过程中折合电场强度,电介质厚度,放电间隙大小以及原料气流量等参数对臭氧产生浓度的影响规律。     

介质阻挡放电低温等离子体灭活铜绿微囊藻的实验研究

采用介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge, DBD)低温等离子体对铜绿微囊藻进行灭活研究,考察了电气参数、场结构参数及铜绿微囊藻溶液液相体系因素等放电条件对其灭活规律的影响。利用多种分析方法[如丙酮提取分光光度法、电导率测定、扫描电镜(SEM)和高效液相色谱(HPLC)]检验DBD低温等离子体对铜绿微囊藻的灭活效果。实验结果表明,放电条件对铜绿微囊藻灭活率有极大影响,在最佳条件下(放电电压160 V,放电电流0.6 A,介质间距4 mm,溶液初始OD值0.2,pH值为弱碱性)放电时间5 min,铜绿微囊藻的灭活率可达90%以上。经DBD低温等离子体放电处理后,藻液颜色由鲜绿色→淡绿色→浅黄色→无色,藻细胞的Chl-a含量大幅减少,光合作用能力被抑制,藻细胞的生长受阻。扫描电镜结果显示,藻细胞在放电处理前饱满、完整;而放电后的藻细胞细胞结构破坏严重,细胞膜破裂,细胞内容物泄漏,仅存少量细胞残骸。放电处理后的藻细胞电解质渗出率增大,细胞膜结构受到严重的破坏导致其通透性增大,细胞内容物外泄。DBD低温等离子体灭活铜绿微囊藻的过程中,藻毒素的含量随放电时间先增...     

介质阻挡放电分解正癸烷

挥发性有机化合物(V O C s)是引起雾霾天气的主要物质之一。采用常压介质阻挡放电对正癸烷的分解进行了研究,探讨了正癸烷在不同能量密度下转化率、产物生成情况及正癸烷的分解机理。研究结果表明:随着能量密度增加,正癸烷转化率逐步增加,当能量密度为2 2 5 J?L-1时,正癸烷转化率高达8 0%。正癸烷分解总的碳平衡达到了9 0%,C O和C O2的选择性为7 4%,n-癸酮的选择性为1 5%。颗粒物产物的直径分布范围为5 0~2 0 0 n m,浓度范围为1 0 3~1 0 6个?c m-3。     

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。     

双介质阻挡放电降解苯酚废水研究

研究了双介质阻挡放电降解苯酚废水过程中不同因素对苯酚降解效果的影响,确定了最佳反应条件,并初步探讨其反应机理。采用自制双介质阻挡放电反应器,以模拟苯酚废水为研究对象,研究了苯酚废水浓度、输入电压、废水曝气量、反应时间等因素对苯酚降解效率的影响。结果表明:输入电压为5 k V,曝气气水比为40∶1,反应时间60 min,降解质量浓度为200 mg/L的模拟苯酚废水,苯酚最大去除率达到95.3%;其中苯酚废水浓度、输入电压、曝气气水比对试验结果影响较大。     

介质阻挡放电杀灭水体中大肠杆菌研究

为验证低温等离子体对水体中大肠杆菌的灭菌效果,采用高电压双介质阻挡(DBD)反应器对水中的大肠杆菌进行灭活处理,通过平板菌落计数法和光密度D(600)绘制生长曲线,得出放电前后水体中大肠杆菌的灭活率和生长变化情况。结果表明,当水体处理量3 m L、通入空气体积流量0.6 L/min、p H为5.0的条件下更有利水体杀菌实验进行;相比长寿命活性物质,短寿命活性物质在水体杀菌过程中起更大的作用;羟基自由基作为原位放电产生短寿命活性物质中的一种,对水体中大肠杆菌致死起到了一定的作用。     

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%。     

撞击速度对连续液滴撞击热圆柱壁面局部传热特性影响的实验

借助高速摄像机捕获连续液滴撞击热圆柱壁面后的动力学行为,通过直接测试与数值计算方法相结合,获得了不同撞击速度下沿周向和轴向的局部对流传热特性。结果表明,当液滴撞击速度较小,液膜未发生飞溅时,由于圆柱面的各向异性,沿轴向的对流传热系数单调减小,而沿周向,对流传热系数先减小后略有增大;根据对流传热系数沿周向的变化,将圆周划分为撞击区域、热扩散区域和尾部脱离区域;增大液滴撞击速度主要提高撞击区域和热扩散区域的对流传热系数,而对尾部脱离区域对流传热系数的影响并不明显。当液滴撞击速度超过某一临界值(在本文的实验条件下约为1.53 m/s)时,液膜发生飞溅,此时继续增大撞击速度,壁温的降低不再明显。     

介质阻挡放电改善污泥水解及产甲烷性能

通过介质阻挡放电等离子体技术对剩余污泥进行预处理及厌氧消化实验,研究了介质阻挡放电主要参数对剩余污泥的水解效果及污泥性质的影响,对处理后污泥进行厌氧消化实验。考察了介质阻挡放电产生的主要自由基在污泥水解过程中的贡献。结果表明,经介质阻挡放电预处理后污泥的SCOD显著提高,由160 mg/L提升至811 mg/L,污泥上清液中的蛋白质、多糖及氨氮均提高,且·OH在此过程中的贡献明显优于O_2~(·-)。介质阻挡放电能显著改善污泥厌氧消化性能,其20 d中温厌氧消化累计甲烷产量可达452 mL,相比原污泥提升105.4%以上。     

大气压介质阻挡放电及协同催化剂脱硝研究进展

受绿色生态和可持续发展战略理念的驱动,废气排放对环境造成的危害备受关注。NO _x 作为废气的主要污染物之一,是废气污染物控制的重点与难点。基于此,本文介绍了传统后处理脱硝技术的优缺点及应用现状,回顾了介质阻挡放电（DBD）基础研究,分析了DBD脱硝性能,重点阐述了DBD协同催化剂脱硝及脱硝机理。分析指出：①DBD驱动电源与反应器结构是制约脱硝性能的关键因素;②单独DBD技术脱硝性能较差,而DBD协同催化填充床技术展现出优异的脱硝性能和较高的N₂选择性;③等离子体协同催化脱硝机理研究主要包括等离子体特征参数诊断、流体模型验证、等离子体传播机制分析以及原位表征,而在等离子体催化理论计算方面的研究较为缺乏。因此,未来DBD协同催化脱硝技术应立足如下几个方面发展：研发高功率、低能耗电源,提升废气NO _x 处理量;优化反应器结构,提升脱硝的效率与选择性;设计与构筑适宜于DBD环境的脱硝催化剂;深入全面分析DBD协同催化剂脱硝机理。     

介质阻挡放电等离子体降解红霉素影响因素研究

抗生素属于难降解物质,普通的物理化学方法不能有效去除。利用介质阻挡放电等离子体(DBD)降解红霉素(ETM),考察ETM初始质量浓度、放电功率、液体流速、空气流量对降解率的影响以及降解过程中TOC的变化。结果表明:放电功率为80 W、初始p H为8、液体流速为50 L/h,空气流量为60 L/h时,处理0.5 mg/L ETM溶液60 min后COD去除率为63.99%,60 min后TOC变化趋于平稳。     

介质阻挡放电降解VOCs的能效特性研究

挥发性有机物（VOCs）已经严重威胁了城市居民的生活环境,介质阻挡放电技术最高可使VOCs的降解率达到95%以上。本研究选择甲苯作为目标污染物,进行介质阻挡放电（DBD）降解VOCs的能效研究。考察放电电压、电源频率、气体流量和初始浓度对能量密度（SED）和能量效率的影响。研究结果表明：能量效率随放电电压的升高而降低,随电源频率的升高而升高。且能量效率随气体流量的增大先升高后降低,随甲苯初始浓度的增大而提高。