Improvement in discharge characteristics and energy yield of ozone generation via configuration optimization of a coaxial dielectric barrier discharge reactor

Dielectric barrier discharge (DBD) has been widely employed in ozone generation.However,the technology still exhibits relatively low energy yield (E_(Y)) referring to its theoretical value.In this work,E_(Y)of ozone generation was improved by optimizing the mesh number,electrode length,and dielectric material in a coaxial DBD reactor with two wire mesh electrodes.Meanwhile,the discharge characteristics were investigated to elucidate the effect of reactor configuration on E_(Y).Results showed that the discharge characteristics were improved by increasing the mesh number,electrode length,and relative permittivity.When the mesh number was increased from 40 to 100,an improvement of approximately 48%in E_(Y) was obtained.Additionally,higher E_(Y) values were obtained using corundum as the dielectric material relative to polytetrafluoroethylene and quartz.Ultimately,E_(Y) in the optimal DBD reactor could reach 326.77 g·(k W·h)^(-1).Compared with the reported DBD reactor,the coaxial DBD reactor with the mesh electrode and the dielectric material of corundum could effectively improve E_(Y),which lays a foundation for the design of high-efficiency coaxial DBD reactor.

圆筒状DBD放电特性模拟研究

用XOOPIC软件对吲轴圆筒状反应装置DBD放电特性进行了二维模拟研究。在频率为20kHz、正弦电压幅值为5kV的大气压氲气放电中，再脱了微放电通道形成和发展过程，其微放电的寿命约为4ns。获得了电子、离子、介质表面电荷密度和电场强度随空间和时间的分布，发现在高压线幽的位置附近电子、离子和介质表面电衙密度存在极值。与典型平板介质阻挡放电相比，微放电中的电子密度、场强增加2～3个数量级，

基于改进的同轴DBD等离子体装置的柴油力学性质研究

为了不断提升柴油的性能,需要采用各种技术手段对其力学参数进行改进,从而得到定量化的优化方案。提出一种简便易行的利用等离子体技术改善油品力学性能的方法。基于自行开发的同轴介质阻挡放电(DBD)装置,采用较低击穿电压即可实现放电以产生大气压等离子体,然后运用该装置对循环流动的柴油进行处理。实验中测试不同的等离子体处理时间、输入电压和柴油流量对柴油力学性质的影响,主要包括黏度、表面张力和接触角。结果表明,等离子体技术对柴油的水下接触角影响最大,对其黏度和表面张力影响相对较小。在此基础上,采用量纲分析进一步验证了部分实验结果。

常压下DBD等离子体聚合氟碳有机膜表征

通过等离子体增强化学沉积方法，在同轴圆柱形DBD反应器中利用一种新单体十四氟己烷常压下聚合获得氟碳颗粒膜；通过扫描电镜（SEM），X光电子能谱膜（XPS）、傅立叶红外光谱（FTIR）表征膜的表面和团簇形态、化学和结构组成随着放电功率的减小，在基片表面形成的颗粒尺寸大且分布均匀性差，所获得膜中F／C和交联度分别为1．54和68．5％，要比低气压下获得的无定形氟碳聚合膜的交联度高出10％左右，氧元素的含量为5．53％，比低气压膜中氧的含量要高出2％～3％。

同轴式DBD水处理技术用于有机废水处理的研究进展

综述了同轴式DBD低温等离子体技术用于有机废水处理的研究现状及进展,分析探讨该技术降解有机废水的基本原理及优越性,从反应器、电源、电极、阻挡介质的选择出发,归纳总结了同轴式水处理装置的设计思路。探讨了水处理过程中的外加电源参数、溶液初始pH、工作气氛对于处理效果的影响,分析不同低温等离子体复合方法降解有机废水的关键技术。指出了目前制约该技术发展的关键问题,并展望其未来的发展方向。

高频高压交流电源应用于介质阻挡放电特性的研究

应用电压幅值和频率都可调的高频高压交流电源研究了大气压空气中同轴介质阻挡放电的特性;介绍了该介质阻挡放电装置的工作原理后研究了电源逆变器交流侧电路工作于固有谐振频率和1/3固有谐振频率下负载电压及其频率、放电电流、谐振电流随着逆变器直流侧电压变化的规律,比较了在逆变器直流侧电压相同下的负载电压和放电电流的特点。研究结果表明,在初始放电发生前,电源的逆变电路直流侧电压线性增加,负载电压和放电电流随之增加,负载性质始终为容性;放电发生后,负载电压近似恒定,放电电流近似线性增长,负载性质为阻容性;在外加电源电压的正、负半周内,微放电电流波形不对称,分别呈“似辉光放电”和“丝状放电”的特点。

不同间隙条件下同轴型介质阻挡放电的模拟与实验研究

主要目的是为了研究气体间隙大小对介质阻挡放电脱除NO的影响。通过改变间隙大小,对反应器内静电场进行计算,用玻尔兹曼方程对反应器内的电子分布函数进行分析,并实验研究了间隙大小对NO脱除的影响。计算结果显示,随着气体间隙的减小,电场强度增大,导致折合场强增大,折合场强为200Td时离解速率和电子平均动能较100 Td时分别增加了116倍和2.2倍。实验结果表明,随着气体间隙减小,NO脱除效率升高。该研究对低温等离子体脱除氮氧化物的实际应用有一定的指导意义。

圆管型介质阻挡放电臭氧产生过程中的传热数值模拟

在介质阻挡放电臭氧产生过程中,电能大部分以热能的形式散发,且气体温度是决定臭氧产率和浓度的重要参数之一。受到研究手段和检测仪器精度的限制,关于能量转化和热量传递机理的实验研究难以开展。为此,首次采用数值模拟方法对介质阻挡放电臭氧放电室进行传热分析,并实验验证了该方法的可行性。模拟结果表明:气体温度从高压电极到玻璃介质逐渐降低,气体平均温度在短时间内快速上升后逐渐降低,而且冷却水进口温度、冷却水流量和冷却水通道宽度均对气体温度影响显著。研究结果能为气体温度的控制以及臭氧发生器的设计提供科学依据。

同轴介质阻挡放电初步处理粮菌的研究

为了研究同轴介质阻挡放电装置等离子体对粮菌的杀灭效果,运用同轴介质阻挡放电装置产生的大气压下氦等离子体对根癌菌和水稻恶苗菌进行了灭菌实验研究。定量分析发现等离子体处理延缓乃至杀灭根癌菌和恶苗菌,对前者的杀灭更为容易。采用扫描电镜观察发现经处理的菌均有不同程度的受损情况,且可以看出有明显的高速粒子打击的痕迹和一定程度的脱水现象。等离子体灭菌的机理目前尚无定论,但从扫描电镜的照片中初步推测是由高速粒子的穿透作用造成的,并且温度也起了一定的作用。