简易等离子切割下料装置的设计与应用

针对常见的氧乙炔切割和空气等离子切割等热切割方式存在的成本高、危险性大的问题,基于空气等离子切割技术设计了一种简单的半自动钢板切割下料装置。该装置主要由等离子切割电源、供气系统、半自动高速等离子切割行走小车、柔性化等离子切割枪夹具、等离子切割工作台等构成,通过样机设计和实验验证改进对下料装置进行不断优化,实现了对带坡口焊接试板的切割下料,对从事焊接的操作人员的焊接技能训练提供了极大的便利,也为中小企业焊接作业员工培训节约成本。

辅助放电下刷状空气等离子体羽的放电特性和参数诊断

大气压等离子体射流(APPJ)能产生富含活性粒子的等离子体羽,在众多领域具有广泛的应用前景.从应用角度考虑,如何产生大尺度弥散等离子体羽是APPJ研究的热点之一.目前,利用惰性气体APPJ已经能产生令人满意的大尺度等离子体羽,但从经济性上考虑,如何产生大尺度空气等离子体羽更具有应用价值.针对于此,本工作设计了一个具有辅助放电的APPJ,产生了大尺度刷形空气等离子体羽.结果表明,刷状空气等离子体羽可以在一定电压峰值(Vp)内产生,并且随着Vp增大等离子体羽的长度和发光强度都增大.电压和发光信号波形表明,每半个电压周期最多会有一次放电.每半个电压周期的放电概率和光脉冲的强度都随着Vp增大而增大,但放电起始时刻的电压值会随着Vp增大而降低.高速影像研究表明弥散刷形空气等离子体羽和小尺度空气等离子体羽的产生机制类似,均源于分叉正流光的时间叠加.此外,采集了刷形空气等离子体羽的发射光谱,并利用其对放电的电子温度、电子密度、分子振动温度和气体温度进行了研究.结果表明,等离子体羽的气体温度较低,且基本不随Vp变化.然而电子密度、电子温度和分子振动温度均随着Vp增大而升高.利用激光诱导荧光光谱技术研究了等离子体羽的OH浓度,发现OH分布较为均匀,且其浓度随着Vp增大而增大.最后,对这些变化规律进行定性分析.

高气压下三维旋转滑动弧放电光谱特性分析

为探究气体压力对滑动弧放电稳定性的影响规律,在高气压放电实验平台上,开展了滑动弧放电光谱特性研究。利用发射光谱法对滑动弧放电过程中的激发态物质进行诊断,并对不同气体压力条件下滑动弧放电的电子密度、振动温度、转动温度进行了计算。在滑动弧放电发射光谱中观测到氮气第二正带系N_(2)(C^(3)Π_(u)→B^(3)Π_(g))和氮气第一负带系N^(+)_(2)(B^(2)Σ^(+)_(u)→X^(2)Σ^(+)_(g))的发射谱线,随着气体压力升高,氮气第二正带系谱线发射强度增强,氮气第一负带系的发射强度变化幅度较小。当气体压力超过0.26 MPa之后,在滑动弧放电发射光谱中发现了氮气Gaydon s Green带系507.4 nm的发射谱线,其发射强度为3508.49 arb,随气体压力升高其谱线发射强度无明显变化。利用Stark展宽法对滑动弧放电过程中的电子密度进行了计算,得到电子密度在1023量级,并且随着气体压力的增加,滑动弧放电的电子密度呈线性增加。针对氮气分子第二正带系的5条谱线,采用玻尔兹曼图解法对滑动弧放电的振动温度进行计算,振动温度随气体压力的变化并非单调变化,在0.3 MPa之前振动温度变化幅度较小,气体压力超过0.3 MPa之后振动温度迅速增加。对氮气分子第一负带系390~391.6 nm处的发射谱线进行拟合计算滑动弧放电的转动温度,结果表明在0.24 MPa之前转动温度随气体压力升高变化幅度较大,气体压力超过0.24 MPa之后转动温度增长幅度变小。

2种不同消毒方法对口腔综合诊疗室空气消毒效果的对比研究

目的研究等离子体立体消毒与紫外线平面消毒法在口腔综合诊疗室的空气消毒效果,探讨有效、适宜的空气消毒方法。方法对360名就诊者进行超声波洁治术,洁治后即刻用2种不同消毒方法消毒口腔综合诊疗室并布采样点研究,120例布采样点于遮挡物前面,对照组1为紫外线平面消毒,实验组1为等离子体立体消毒,2组各60例;120例随机布采样点(存在采样点位于遮挡物背面的可能),对照组2为紫外线平面消毒,实验组2为等离子体立体消毒,2组各60例;120例布采样点于遮挡物背面,对照组3为紫外线平面消毒,实验组3为等离子体立体消毒,2组各60例。结果对照组1、实验组1实验前后菌落总数差值中位数分别为1.85、1.90,实验组1空气菌落数下降与对照组1相比,差异无统计学意义(P>0.05)。实验组2、对照组2实验前后菌落总数差值中位数分别为2.80、1.70(P<0.05),实验组2空气菌落数下降高于对照组2。实验组3、对照组3实验前后菌落总数差值中位数分别为2.25、0.30(P<0.05),实验组3空气菌落数下降高于对照组3。结论等离子体立体消毒法对于口腔综合诊疗室空气消毒的有效性优于紫外线平面消毒法,值得临床推广运用。

大气压栅状介质阻挡放电等离子体空气消毒研究

空气净化与消毒是控制呼吸道传染性疾病的有效途径。介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)用于空气消毒具有高效、大面积放电、低风阻等优势,但目前对其空气消毒特性、消毒因子和消毒剂量的研究不足。文中介绍了清华大学电机系气体放电与等离子体研究团队近期关于栅状DBD等离子体空气消毒的研究进展。杀菌特性方面,重点研究了放电结构参量、湿度、微生物种类、电压类型等因素的影响,发现缩小间隙、增大电极尺寸、增加气流湿度均可提高杀菌效率和能量效率(Z值),相对湿度为60%时装置Z值可达1.68L/J;对MS2噬菌体气溶胶的单次通过净化效率可达99.5%~99.9%。杀菌因子方面,实验发现短寿命气相粒子是细菌气溶胶灭活的主要因子,长寿命粒子作用至多占总杀菌作用的30%。杀菌剂量方面,提出以比能量密度作为等离子体空气消毒的剂量参数,并基于湿空气放电的化学反应动力学模型,发现单粒子剂量与功率密度的线性关系,揭示了比能量密度作为剂量的机制。该研究可为介质阻挡放电空气消毒提供理论和工程应用支撑。

特殊光束诱导空气等离子体产生太赫兹波

在过去几十年,飞秒激光脉冲电离空气产生太赫兹波,因具有超宽频带和高场强的优势而受到广泛关注。为了从激光诱导的等离子体中激发更强的太赫兹辐射,人们采用改变激光参数和气体介质等多种方法。本文综述了使用特殊光束代替高斯光束诱导空气等离子体产生太赫兹波的技术,探究了突然自聚焦光束、准方形艾里光束以及离轴涡旋光束等特殊光束和实验条件对太赫兹波的增强效果。对特殊光束诱导空气等离子体辐射太赫兹波的物理过程进行解析,可以为获得更优质的太赫兹波源提供新的技术途径。

基于人工智能优化的等离子体空气净化系统

致病微生物气溶胶(PMA)是典型的环境污染物,也是对人类健康的主要威胁之一。为了解决传统的高效颗粒空气过滤器(HEPA)系统只能过滤PMA的主要局限性,该研究开发了一种新的等离子体空气净化系统(PAPS),它可以同时过滤PMA并杀死内部的微生物。本系统采用大面积的针状电晕放电阵列覆盖气流通道,并设计了专有的模块化组件,使得PAPS组件易于清洁和重复使用,以实现长期、低成本的运行。此外,该研究集成了人工神经网络与遗传算法(ANN-GA)来优化PAPS的工作参数。通过在最佳工艺条件下对PMA进行有效捕捉和灭活,验证了ANN-GA模型的可靠性。本研究通过层流场、电场、等离子体场和带电粒子运动的多物理场耦合模拟,研究了PAPS系统的净化机制,并进一步验证了其关键工作参数。最终的实验证明,在最佳工作参数下,PAPS可以有效地拦截和灭活PMA中的所有细菌。

低温等离子体及其协同催化空气净化技术研究进展

等离子体技术具有控制方便、效率高等优点,使用协同催化氧化技术后不仅可提高催化活性,降低能耗,并且能减少二次污染。综合介绍低温等离子体技术、低温催化氧化技术和低温等离子体协同催化技术在空气净化领域的基本原理和应用情况。深入介绍低温等离子体协同催化技术的作用机理和催化剂类型,探讨协同催化技术在空气净化中的应用,并对未来研究发展的方向进行展望。

等离子体对CO消除规律的实验研究

为了保障工人身心健康,改善矿下环境,利用等离子体技术,搭建等离子体消除CO实验平台,通过实验研究等离子体消除CO的效果及影响因素,实验结果表明:输出电压为50 kV、电极材料为铍铜合金时,等离子体对CO的消除效果最佳。风速越大,消除效果越差;随着氧气浓度和湿度的升高,CO消除量呈现上升的趋势,分别在风速0.6 m/s、氧气浓度为20.5%、湿度为30%RH时,CO消除效果最好。

一种数控等离子切割烟尘回收装置

现代工业生产领域中,与传统火焰切割技术相比较,数控等离子切割技术在金属板材加工环节展现出更高的切割精度与更快的作业速度,因而在机械制造业中的应用日渐普及。然而,大型数控等离子切割设备在切割钢铁材料过程中会释放大量的切割粉尘,这些粉尘自工件下方向外喷散,导致车间内烟尘弥漫,工作环境恶化。为有效保护劳动者健康,优化工作环境,提升生产效率,公司已依照环境保护标准,对运行中的两台数控等离子切割机实施了烟尘处理及设备改良措施,并已取得显著成果。

农用车车载空气净化装置设计与净化能力仿真

随着用户对环保与健康的要求越来越高,农用车车内空气质量尤其受到关注。针对车内空气净化,设计了一种电晕放电产生低温等离子体的空气净化装置。根据农用车使用工况,选择线-板结构等离子发生装置,然后用COMSOL软件仿真计算其产生的电子密度。仿真结果表明,在电压5kV、电极间距10mm时,电子密度可达到1.3×10^(14)m^(-3);电压7kV、电极间距10mm时,电子密度可达到5.5×10^(14)m^(-3);电压5kV、电极间距7mm时,电子密度可达到2.5×10^(14)m^(-3)。线-板形式电晕放电可产生高密度的高能电子,具有很强的空气净化能力。可采用适当增加线电极数量、增大电压、减小电极间距等措施来提高电子密度。

高能等离子喷涂垂直裂纹氧化锆热障涂层工艺及结合性能研究

为延长氧化钇稳定氧化锆热障涂层的使用寿命,通过高能等离子喷涂设备,以HS188合金为基体,NiCrAlY粉(打底层,d_(50)=106μm)和氧化钇稳定的氧化锆粉(YSZ,d_(50)=50μm)为喷涂料,采用递进式的探索方法,通过调整枪基距(85、95、105和115 mm)和冷却方式(后风冷、后风冷+枪冷、前风冷、前风冷+枪冷)来控制涂层的组织结构,并采用拉拔法评价NiCrAlY+YSZ涂层的结合强度。结果表明:在枪基距较远以及冷却速率较低的情况下,因试样表面瞬热温度较低和激冷不足,涂层难以形成垂直裂纹结构。然而,在瞬热温度达到要求,风冷速率过度的情况下,会出现喷涂颗粒未熔的现象。当枪基距为85 mm,冷却方式为前风冷时,在HS188合金上获得了垂直裂纹形貌的热障陶瓷涂层,同时涂层的垂直裂纹密度适中,结合强度最高,韧性也最好。

冷凝收集与ICP-MS测定实验室空气中12种金属元素

为了评价实验室空气中金属元素的浓度,开发了一种准确、高效的分析检测方法。将高纯液氩汽化时形成的冷凝冰碴作为样品载体,采用电感耦合等离子体质谱仪(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry,ICP-MS)测定冷凝冰碴中12种金属元素的浓度,建立了一种冷凝收集ICP-MS测定实验室空气中金属元素的方法。该方法冷凝收集率为70.8%~85.8%,各元素线性相关系数R2均大于0.9999,检测限为0.001~0.019μg/L,定量限为0.003~0.063μg/L,6次重复测定的相对标准偏差均小于5%,加标回收率为80.5%~99.2%。该方法操作简便、检测效率高,检测限低,数据线性相关性良好,精密度和准确度良好。采用该方法测定某实验室空气冷凝收集样品中12种金属元素的含量,对比测定结果与标准方法职业接触限值,表明实验室空气中各元素浓度远低于职业接触限值对应浓度,该实验室空气中金属元素污染风险低。所建立的检测方法能准确、快速地测定空气中的多种金属元素含量,为实验室空气的安全性评价提供参考依据。

等离子喷涂热障涂层的隔热性分析

采用大气等离子喷涂方法制备不同类型的氧化钇部分稳定氧化锆热障涂层:传统涂层、纳米团聚粉末制备的纳米涂层和空心球粉末制备的空心球涂层。通过扫描电镜、透射电镜、压汞仪和激光脉冲法观察和测试各种涂层的组织形貌、空隙分布和导热系数,并在相同条件下测试各种涂层的隔热性能。结果表明:纳米涂层空隙率最低,内部孔洞细小。空心球涂层组织相对疏松,内部层片更薄,有最高的空隙率和最大的平均空隙大小。传统涂层介于二者之间。纳米涂层和传统涂层均表现出双态空隙大小分布。涂层的导热系数均随着温度的上升而升高。传统涂层的热导率最高,纳米涂层与空心球涂层的热导率相接近。纳米涂层具有最好的隔热性能,空心球涂层接近纳米涂层的隔热效果。隔热效果与涂层厚度呈线性关系。随着厚度增加,导热系数低的纳米涂层和空心球涂层的隔热效果增长幅度高于传统涂层。

大气和低压等离子喷涂氧化铝涂层

根据大气(APS)和低压等离子喷涂(LPPS)的特点,采用两种不同的高纯氧化铝粉末制备了高纯氧化铝涂层。分别采用XRD和SEM对两种涂层的相和结构进行了研究,对涂层的显微硬度和断裂韧性进行了评价,并对涂层制备工艺和性能的关系进行了分析。结果表明:低压等离子喷涂制备的高纯氧化铝涂层韧性和致密性明显优于常压喷涂氧化铝涂层。

激光击穿大气等离子体的光谱实验研究

对一个大气压的N2 ,O2 和纯净空气 ,用YAG脉冲激光的 1 .0 6μm光束产生激光等离子体 ,对该等离子体在大约 40 0— 80 0nm谱段的发射光谱进行了实验研究 .实验表明 ,空气及其主要组分的激光等离子体光谱均由较强的连续光谱背景和迭加在其上的若干线状光谱组成 .随着光谱采样的延时 ,激光等离子体中各光谱组分的强度有很不相同的相对变化 .而且 ,处于等离子体不同空间部位发出的光谱 ,也有很大的不同 .

大气等离子喷涂Al_2O_3-3%TiO_2涂层的性能

分别采用大气等离子喷涂APS和带延长Laval喷嘴的大气等离子喷涂制备了Al2O3-3%TiO2涂层,对涂层的相组成、显微结构、结合强度、显微硬度等进行了评价,并和常规大气等离子喷涂氧化铝涂层的性能进行了对比,根据粒子在焰流中的特征对涂层性能差异进行了讨论。结果表明,两种Al2O3-3%TiO2涂层均以γ-Al2O3为主,其中还含有少量的α-Al2O3和微晶或非晶。带Laval喷嘴APS所制备涂层的孔隙率、显微硬度和结合强度均明显劣于普通APS涂层,但前者涂层的沉积率达到70%,明显高于后者,大大降低了涂层的生成成本。粒子特征分析表明,延长的Laval喷嘴降低了粒子在等离子焰流中的速度,延长了粒子在焰流中的停留时间,从而使涂层的结合强度和致密度降低,而使涂层沉积率有明显升高。

等离子体室内空气净化技术研究进展

介绍了结合光催化及静电集尘的高压脉冲放电等离子体室内空气净化基本原理和各种装置的效率、特点和智能控制系统结构。展望了等离子体空气净化技术研究的前景并指出了存在问题。

聚丙烯微孔膜表面的空气等离子体处理

采用空气等离子体对聚丙烯微孔膜进行了处理，膜表面带有了氧元素，表面亲水性增强。微孔膜外表面改性程度较高，而孔内愈往深处改性程度愈弱。延长处理时间和增大功率可以增强孔内处理程度。空气等离子体处理过的微孔模力学性能下降。

纳米氧化锆热障涂层组织结构和抗热冲击性能分析

采用大气等离子喷涂技术制备了纳米氧化锆热障涂层和常规热障涂层.利用FESEM和XRD对纳米氧化锆热障涂层的组织结构和物相组成进行分析.系统研究了两种热障涂层的抗热冲击性能.微观组织分析结果表明,纳米氧化锆热障涂层展现出独特的纳米—微米复合结构,包括柱状晶和未熔融或部分熔融纳米颗粒.非平衡四方相是涂层的主要物相.抗热冲击性能试验结果表明,纳米氧化锆热障涂层拥有更为优越的抗热冲击性能,这主要得益于其相对致密的结构以及微裂纹、纳米晶粒、小孔径孔隙的应力缓释作用.热应力失效是涂层失效的主要原因.