混合放电臭氧发生器中臭氧产生过程的传热数值模拟

为揭示混合放电臭氧高效发生的电能转换和传热机理,采用有限体积法数值求解质量、动量和能量守恒方程,实现对混合放电臭氧发生进行传热分析,并实验验证了该方法的可行性。研究结果表明:气体进入两放电间隙后温度逐渐升高,且两放电间隙温度相差较大,内放电空间平均温度比外放电空间平均温度平均高6.38 K;中心电极、内电介质、外介电质和外电极各部分内部径向温差较小;混合放电仅36.14%的电能转换为热能,其中气体从3根放电管中携带的热量分别为9.85%,7.39%和4.78%,气体经过3根放电管后最高温度仅为313.2 K。混合放电电能转化率高、气体温度相对较低,是一种非常有前途的臭氧发生形式。

混合放电臭氧发生器的电场和电子能量分布

混合放电是一种非常有前途的臭氧发生形式,为了揭示混合放电臭氧高效发生机理,采用有限元方法数值求解了静电场的Poisson方程,并结合Bolsig+编码求解了电子Boltzmann方程,从而对混合放电高效臭氧发生器进行了电场和电子能量分析。研究结果表明:在无网孔和远离网孔的区域,电场分布比较均匀,而在有网孔存在的区域附近,电场强度表现出剧烈的波动现象;IESDO类型、CESDO类型和CISDO类型这3种类型混合放电臭氧发生器在内放电空间的平均折合电场强度分别为420.5 Td、409.1 Td和731.6 Td,平均电子能量分别为9.946 e V、9.778 e V和15.74 e V;在外放电空间的平均折合电场强度分别为391.3 Td、213.5 Td和184.1 Td,平均电子能量分别为9.497 e V、6.457 e V、5.799 e V;对IESDO类型混合放电臭氧发生器内外放电空间分别进行单独模拟时的电场强度基本与整体模拟一致。由于外放电空间在臭氧产生过程中取决定性作用,因此从电子能量分布角度分析,3种类型混合放电臭氧发生器的优劣排序为IESDO类型>CESDO类型>CISDO类型,与实验结果相符合。另外,性能最好的IESDO类型混合放电臭氧发生器的放电间隙中电场强度并没有因为电极数目的增多而产生叠加现象。

空气源高频圆管型DBD臭氧产生的实验研究

电源频率和放电管长度是介质阻挡放电(DBD)臭氧产生的两个重要影响因素,在前期的研究基础上,采用合适的放电管长度和电源频率进行实验研究。实验研究了干空气源放电管长度、放电电压和气体流量对臭氧产生的影响,并进行了系统优化。研究结果表明:放电管长度由500 mm变为200 mm,在几乎不降低臭氧浓度下放电平均功率约降低了60%;臭氧浓度随放电电压和气体流量的增大先增大后降低;当流量为200 L/h、放电电压为2 698 V时,臭氧浓度与臭氧产率同时达到相对较高值,此时,臭氧浓度为5.3 g/m3时,臭氧产率为43.62 g/kWh。

氧气源高频圆管型DBD臭氧产生的实验研究

电源频率和放电管长度是介质阻挡放电(DBD)臭氧产生的两个重要影响因素,针对目前臭氧产生能耗偏高的情况,采用合适的高频高压电源和放电管长度进行实验研究。实验研究了氧气源放电电压、气体流量和相对湿度对臭氧产生的影响,并对系统进行了优化。研究结果表明:臭氧浓度随放电电压增大而增大,随气体流量增大而减少;当流量为200 L/h、放电电压为2 843 V时,臭氧浓度与臭氧产率同时达到相对较高值,臭氧浓度为50.9 g/m3时,臭氧产率为102.36 g/kWh。

某航天电子设备金属3D打印相变机壳设计

相变材料在相变过程中可以储存和释放大量热量,且相变过程近似等温。利用相变材料的这一特性可以实现对物体的温度控制,尤其适用于外部环境恶劣、热耗变化大、对温度稳定性要求较高的电子设备。某航天电子设备具有短时工作、功率密度高的特点,利用合适温度的相变材料来增加系统热沉是解决其散热问题的一种重要手段。文中基于相变控温技术完成了某航天电子设备相变机壳的热设计,同时利用金属3D打印技术实现了相变装置与复杂结构机壳的共形设计。研究结果表明,金属3D打印相变机壳在温度指标、重量指标、加工实现和研制周期方面具有明显的优势。