脉冲放电破岩等离子体通道长度预测方法

针对高压脉冲放电破岩电弧等离子体通道长度难以预测的问题,构建了高压脉冲放电破岩综合试验平台,测量了花岗岩-自来水组合介质下电弧等离子体通道发展特性及典型电流、电压参数,提取了不同电极间距和脉冲放电次数下岩石表面形成的破碎区域。基于能量平衡方程建立了岩石中电弧等离子体通道的阻抗模型,采用迭代优化算法获取阻抗模型参数的近似最优解,模型计算结果与试验结果的相对误差小于7%。基于优化参数,利用实测电流电压数据预测了等离子体通道的长度。模型预测的等离子体通道长度与实测值的绝对误差均处于毫米量级,且两者的相对误差小于10%,为高压脉冲放电破岩系统电源-电极负载的匹配设计提供了理论支撑。

脉冲放电检测器

对不同模式脉冲放电检测器的结构、工作原理和应用进行了综述 .并与类似性能的GC检测器相比较 ,讨论它们的优点。

气体介质与脉冲参数对纳秒脉冲放电特性的影响

在定容弹内研究了介质压力、介质成分以及纳秒脉冲电源所控制的4个脉冲参数(脉冲输出电压、脉冲宽度、脉冲次数、脉冲频率)对纳秒脉冲放电过程的影响.结果表明:介质压力上升,首个脉冲和首个击穿脉冲的电极释放电压均上升,高压维持数增加,首个击穿脉冲的放电能量上升.增大脉冲输出电压可以减少高压维持数,但不改变击穿电压.增大脉冲宽度同样不改变击穿电压,但明显提升了首个击穿脉冲的放电能量.改变容弹内介质中CO_(2)的浓度,首个脉冲和首个击穿脉冲的释放电压、放电能量、高压维持数均增加.升高脉冲频率增强了在不同环境条件下脉冲击穿能力,但不影响能量注入总量.在确保击穿的情况下,脉冲次数的增加则能显著增大脉冲注入的能量,增大粒子云团面积,有助于实际点燃过程.

脉冲放电等离子体光谱干扰机制及其修正方法研究

为解决脉冲放电击穿颗粒流的等离子体光谱(PF-SIBS)中钨电极激发引起的谱线干扰问题,研究了基于等离子体信号探测优化的谱线干扰修正方法。搭建PF-SIBS测量实验系统,以化学纯石墨的颗粒流为研究对象,根据电极间等离子体产生和消亡过程、各特征谱线在等离子体内的分布情况以及各特征谱线信号强度在电极间的变化规律,解析了放电等离子体内各特征元素蒸发、解离和激发的过程,并据此优化光谱探测位置以减弱谱线干扰。研究结果表明:电子在阴极斑点生成,向阳极发射的过程中与电极金属、石墨颗粒流和电极间空气介质发生碰撞电离,产生更多的电子发射,从而形成并维持从阴极向阳极的放电通道。在阴极区域,高能电场产生的焦耳热促使阴极尖端钨金属蒸发溅射,膨胀产生的冲击使得颗粒和空气被排出阴极区域,钨金属的原子及电子占据在阴极区域;在放电通道中部,电子与密集的石墨颗粒流发生碰撞电离;在阳极区域,剩余的放电能量难以蒸发阳极金属,电子主要电离空气介质。可将阴极到阳极的区域划分为阴极金属激发区、中部颗粒激发区和阳极空气激发区。被电离的电极金属、石墨颗粒、空气介质的离子和中性原子占据各自的激发区域,形成等离子体并辐射出对应的特征谱线。从阴极到阳极的特征谱线强度变化呈现了与上述相同的结果,W 247.78 nm谱线强度在阴极区域较强并呈现逐步降低的趋势;C 247.86 nm谱线强度先增后减,在电极间距中心处达到最大;N 744.23 nm谱线强度逐步增强,在阳极尖端处达到最大。以C-W信号强度比作为C-W谱线干扰程度的评价指标,确定了最佳的光谱探测位置为距阳极0.5 mm处。相比于常见的光谱探测位置(电极间距中心),C-W信号强度比从1.200提升至1.348,C 247.86 nm的分峰拟合值与观测值之比从86.02%提升到94.93%,C-W谱线干扰效应显著降低。

液相脉冲放电辅助提取千金藤素的工艺研究

利用液相脉冲放电技术提取金线吊乌龟中千金藤素并优化了工艺流程,以千金藤素的产量为响应指标,通过响应面法优化了放电电压、提取时间和液固比3种因素。结果表明,放电电压为5.5 kV、提取时间为4.2 min、液固比为52 mL/g时千金藤素的最大产量为(13.07±0.52)mg/g,与传统热浸提取产量[(6.3±0.103)mg/g]相比大幅提高;同时液相脉冲放电法的能量消耗为225 kJ/kg,低于传统热浸提取所耗能量(2041.2 kJ/kg)。

脉冲放电等离子体修复绝缘油污染土壤

目的为了探讨绝缘油降解的等离子体工艺参数影响规律和机理,方法利用针板式脉冲放电等离子试验平台,选取峰值电压、含水率、频率等6个参数分析绝缘油处理效果。结果结果表明:影响绝缘油降解率的主要因素依次为峰值电压、含水率、绝缘油初始质量分数、空气流速、频率、处理时间;为实现绝缘油降解,峰值电压应高于10 kV,高电压可促进降解和缩短处理时间,降解率和能量效率最高分别为88.18%,43.71 mg/kJ;适当提升含水率可增加·OH数量,促进降解,但含水率更高时因土壤透气能力降低和团聚增强,限制活性离子传输而抑制降解;绝缘油初始质量分数增加可降低降解率,但质量分数较高时,因土壤内层绝缘油组分无法与高活性物质接触,导致降解量下降;处理前后土壤中绝缘油均以饱和烃为主,低碳烷烃易被降解,随着碳数增加降解率逐渐下降;4环芳香烃降解效果优于2~3环的,但因小分子烃类与苯环高温缩合形成高分子芳香烃,处理后4环以上芳烃含量增加。结论研究结果可为等离子体修复绝缘油污染土壤技术研究提供参考。

不同空气流量下纯钨电极短电弧脉冲放电过程研究

为进一步探索空气中短电弧加工(short electric arc machining, SEAM)放电过程,揭示短电弧放电加工中凹坑形成和材料去除机制,以空气作为介质,探究0 L/min和20 L/min空气流量对电弧-熔池和材料去除过程的影响,并进行对比试验研究。结果表明,脉冲持续时间内,电弧经历快速膨胀、变形膨胀、稳定和熄灭4个阶段。在电弧膨胀阶段,材料以蚀除颗粒去除为主;在电弧稳定阶段,材料以熔融物与蚀除颗粒去除为主;在放电后续熄灭阶段,材料以熔融物去除为主。此外,连续脉冲放电中容易产生爆炸力,进一步增加金属材料去除量。提高空气流量可增大去除颗粒体积和抑制裂纹产生。

钨电极的水中脉冲放电过程数值计算研究

建立了针-针钨电极在脉冲电压作用下击穿放电的流体数学模型,利用COMSOL软件仿真水中脉冲放电过程,研究了不同放电条件下钨电极击穿过程中流注的形貌发展、带电粒子的密度和流柱的迁移速度。仿真结果表明:在针-针电极间距为3mm,脉冲电压幅值为11~15kV时,电子密度最大值均在1023·m^(-3)数量级上,随着电压幅值的增大,等离子体中的电子密度峰值也会增大,且流注的发展速度加快;增大钨电极的电极间隙时,流柱发展所用时间变长,但流柱的发展速度也会变快。通过实验中光谱仪的测量数据计算得到的电子密度也处于1023·m^(-3)数量级上,验证了仿真结果的合理性。电子密度的大小会影响放电通道中温度、电场强度和自由基反应速率等物理量,所以电子密度的数值计算有着重要意义。

水中脉冲放电振荡特性分析及抑制方法研究

水中脉冲功率放电过程中产生的电路振荡,会延长放电时间,降低储能电容寿命。为了对电路振荡进行抑制,首先根据脉冲功率放电装置工作环境,利用COMSOL仿真软件,建立了二维轴对称高压放电模型,模拟了11 kV下电极间隙为4 mm下的高压击穿过程,并分析了等离子通道电导率变化趋势。然后建立等离子通道二维阻抗模型,对电极上的实际放电波形进行了非线性回归分析,得到其电阻和电感分别为0.439Ω和19.8729μH。最后根据负载特性提出了用脉冲功率晶闸管来抑制电路振荡的策略,并进行了脉冲功率放电实验。实验表明,通过理论阻抗计算得到的电极电压与实际放电电压相符合,且使用晶闸管脉冲功率开关可有效地抑制电路振荡,使振荡时间由220μs降低到36μs,降低了83.6%。

高倍率脉冲放电锂电池的电气参数辨识

为了实施准确的电池建模和状态估计,需要对电气参数的辨识方法和精度开展对比研究。因此,在综合对比了现阶段常用的3种参数辨识方法的基础上,提出了一种带参数约束的递归最小二乘法,可实现对输出参数的边界约束,从而避免电气参数出现负值的情况,并以预测电压均方差最小为目标输出最优解。利用4种不同算法对实际高倍率脉冲放电样本数据进行了参数辨识和对比分析,结果表明:所提算法辨识的电气参数比其他智能优化算法精度更高,且运算中的时间消耗大大减少。

脉冲放电氦离子化气相色谱仪在高纯氦、高纯氮、高纯氩分析中的应用

脉冲放电氦离子化检测器是一种灵敏度极高的通用型检测器,对几乎所有无机和有机化合物均有很高的响应,它是一种能够检测至ng/g(10^(-9))级的检测器。脉冲放电氦离子化气相色谱仪特别适用于高纯氦、高纯氮、高纯氩的痕量杂质分析。通过确定色谱的最佳工作参数和切阀时间可以有效提高分析高纯氦、高纯氮、高纯氩杂质的检测效率和准确度,适用于工业连续性检验。

高压脉冲放电在大直径扩底灌注桩中的应用技术研究

本文主要研究了金属丝电爆炸产生的压力冲击波作用在土层孔壁上,在桩底部挤压土体形成扩底桩。建立了金属丝爆炸能量与冲击波压力之间的关系函数与仿真模型,分析了放电参数与冲击波强度的关系;建立了冲击波压力与土体变形之间的关系,计算出粘性土体变形量所需要的压力大小;制作扩底桩、直桩模型,验证金属丝电爆炸荷载作用下土体受力变形特性,并对两种桩型承载力及抗拔力性能进行对比分析。利用高压脉冲扩底技术模型试验中的电学参数及工艺参数,构建国内首根直径0.8 m的高压脉冲扩底桩,完成“灌-扩”一体高压脉冲扩底工法的开发。

氮气快脉冲放电等离子体的光谱分析

对氮气快脉冲放电等离子体进行了光谱分析，并与其它放电方法进行了比较；对使用铝电极和石墨电极的放电光谱也进行了分析和比较。

脉冲放电氦光离子化检测器分析有机化合物的性能研究

研究本实验室组装的脉冲放电氦光离子化检测系统上PDPID的性能、各种操作参数对信号的影响、操作最佳化及信号线性。用该系统分析了汽油、酮醇混合物和痕量挥发性有机化合物等样品 。

适用于煤层瓦斯增透的高压脉冲放电关键技术研究

研究分析了高压脉冲放电煤层增透技术的关键要素,并结合其在矿井瓦斯抽取中存在的电气防爆问题进行综合论述,为工程实践提供技术支持与指导。

用高压脉冲放电等离子体处理印染废水的研究

提出了用高压毫微秒脉冲产生的非平衡等离子体处理印染废水的方法。用该法对直接蓝２Ｂ染料水溶液进行处理试验的结果表明：在溶液初始ｐＨ值于小９．０４，染料水溶液处理３０秒时，水样上清液ＣＯＤ降低４２．６％。随着处理时间的加长，水样上清液的ＣＯＤ不再降低，反而不断升高，在处理一定时间后，ＣＯＤ高于未处理水样的ＣＯＤ。包括沉淀水样的ＣＯＤ，随处理时间的加长，不断升高．用色质联用法检测处理后染料溶液中的产物，发现有有机酸生成，说明该处理方法能有效破坏染料分子中的苯环或苯环结构。

高压脉冲放电在水处理中的应用及发展

综合论述了高压脉冲水处理技术的应用和研究状况 ,从较为成熟的臭氧水处理和静电水处理技术 ,到长期以来国内外在脉冲杀菌方面的研究进程 ,以及在脉冲电场食品杀菌和脉冲放电废水处理方面的最新探索和发展。指出高压脉冲放电水处理技术大有应用前景 ,但仍需克服多方面的困难 。

高压脉冲放电与臭氧氧化联用降解水中对氯苯酚

研究高压脉冲放电与臭氧协同降解水中对氯苯酚影响因素的结果表明 ,2 5 0mg/L对氯苯酚处理 30min后降解率达 96% .臭氧浓度、自由基捕获剂以及电极之间的距离均可影响对氯苯酚的降解率 .增加臭氧浓度及降低电极之间的距离 ,提高了对氯苯酚的降解率 ;加入自由基捕获剂 。

脉冲放电等离子体治理炼油厂恶臭气体研究

应用脉冲放电等离子体技术,在线板式反应器内对炼油厂恶臭气体中代表性污染物———硫化氢、乙硫醇的去除进行了试验,试验规模4～16m3·h-1 采用闸流管开关脉冲电源,其最大输出功率1kW,最大脉冲电压峰值100kV.试验考察了峰值电压、重复频率、进口浓度、处理气量、背景气体各单因素对去除率的影响.结果表明:硫化氢几乎完全去除,乙硫醇最大去除率为84%;在有正己烷背景气体存在时,乙硫醇的去除可不受低浓度背景气体影响;在高浓背景气体情况下,乙硫醇的去除率有所降低,硫化氢也有类似规律;硫化氢和乙硫醇中硫元素主要转化为二氧化硫.结合恶臭气体去除率与能量密度、进口浓度的关系,建立反应器动力学模型,获得硫化氢和乙硫醇的氧化速率常数分别为0 042和0 034L·J-1,为进一步反应器优化、放大设计及与电源匹配提供了基础数据.

脉冲放电等离子体降解废水中有机物的作用机理探索

借助对脉冲放电过程中产生的多种氧化性组分的定量测定并结合对工艺实验结果的对比分析,探索了脉冲放电等离子体降解4 氯酚的作用机理.放电过程中当从放电电极鼓入氧气时,脉冲放电降解有机物的作用机理过程为:氧气放电产生臭氧,臭氧然后传质到废水中,废水中的臭氧及其分解产物羟基自由基等氧化性物质与废水中的有机物的氧化反应.该作用机理是建立脉冲放电等离子体降解有机物过程数学模型的理论基础.