瞬态电晕放电成像的实验研究

阐述了瞬态电晕放电成像的物理过程，根据气体放电的流光理论，采用纳秒脉冲放电技术，获得清晰的电晕放电的硬币成像图像，并对脉冲峰值电压及相对湿度等成像条件进行了探讨。     

针-水电极正直流高压放电对甲基橙染料废水的脱色

采用针-水电极反应器,研究正直流高压放电处理甲基橙染料废水的效果.考察了不同放电形式和实验参数下对甲基橙染料废水脱色效果的影响.实验结果表明,电晕放电在处理时间0～25 min脱色效果比击穿流光放电处理效果好,而在处理25 min后击穿流光放电脱色效果好于电晕放电.在电压18 kV、电流15 mA、处理初始质量浓度为40 mg/L的甲基橙溶液30 min时,脱色率达到98％.该反应符合一级动力学反应,反应速率常数为0.127 mg/(L·min).经过放电处理,甲基橙的特征吸收峰(465 nm)强度逐渐减弱并基本消失,分子结构中的偶氮基团与苯环组成的共轭体系被破坏,甲基橙分子被有效降解.     

电晕耦合无声放电脱硫脱硝反应器结构模拟

为给非热等离子体烟气脱硫脱硝提供理想的反应器,分析了电晕耦合无声放电结构,并通过数值模拟对比研究了它与电晕放电结构的静电场分布特征。通过对比分析电晕放电结构和无声放电结构产生的非热等离子体特点,发现电晕耦合无声放电结构是一种理想的大气压非热等离子体产生结构,同时分析了电晕耦合无声放电结构及其优点。通过耦合放电结构和电晕放电结构的静电场数值模拟,发现阻挡介质板的加入提高了放电区域的电场强度,放电区域内电场强度的增大有利于流光放电的发生,同时提高了折合电场强度,进而提高了放电产生的电子能量,有助于生成更多的活性自由基。     

流光放电烟气脱硫用高压脉冲电源的研制

脉冲电晕法烟气脱硫优点显著,但该法可能使正离子和电子离开流光通道,发生复合反应的范围不够大,自由基分布不广,很难产生稳定、宽范围和有效的流光,这就影响烟气脱硫,严重降低脱硫效率.本文分析了流光放电等离子体脱硫机理,提出一种直流叠加高压脉冲电源流光放电等离子体发生技术,并结合脱硫机理研制用于烟气脱硫的脉冲电源,通过现场运行测试,结果表明,在直流高压基础上叠加高压脉冲的技术方案可以有效提高脱硫效率.     

流光放电等离子体脱除NO研究

报道了采用AC/DC和DC电源下不同极配的放电实验结果.在多通道锯齿线一板电极反应器上,能够产生均匀稳定的流光电晕;通过对AC/DC电源产生流光放电脱除烟气中NO的实验研究,表明AC/DC电源产生的流光电晕等离子体具有很强的化学效果;获得在模拟气中NO放电氯化平均能耗30 eV/NO的结果.     

脉冲流光电晕脱硫反应器电极配置数值模拟

线-板式非热等离子体烟气脱硫反应器的电极配置形式是影响反应器脉冲流光电晕放电特性及脱硫效率的主要因素之一,线-板电极的配置在一定范围内存在最优方案.从工程应用角度出发,在分析脉冲流光电晕放电机理的基础上,进行了反应器静电场数值模拟,得出了不同电极配置的静电场分布,结合流光形成、发展和传播所必备的静电场条件,优化电极配置.数值模拟结果表明:在施加峰值电压为80kV,放电极半径为0.2cm,线-板间距为10cm时,线线最佳间距为6～8cm.     

针-板介质阻挡放电3种放电模式特性

设计了一种具有透明平板电极的针-板介质阻挡放电装置,研究了大气压氩气/空气混合气体放电中不同放电模式的特性.实验通过改变电压,实现了3种模式的放电:电晕放电、单丝放电和火花放电.在3种模式中,电流脉冲在外加电压的正、负半周表现出不同性质.采集了3种放电模式下的发射光谱,计算了分子振动温度,结果表明:电晕放电时分子振动温...     

磁增强雾化电晕放电烟气净化器研究

分别进行了雾化电晕放电和磁增强电晕放电的实验研究。采用接地极雾化,通过雾化电晕放电和水的循环利用,实现长期、高效并且无污水排放的静电除尘,对雾化电晕放电静电除尘器的构造、放电特点、雾化电晕放电伏-安特性、雾化状态和电极清洗效果均进行了实验研究;通过在电晕区附近加一个局部磁场,使电晕区内的自由电子形成拉莫运动,从而提高放电电流,提高荷电区内自由电子和负离子浓度。比较了磁增强预荷电器和传统预荷电器的荷电效率,初步探究了磁增强电晕放电的放电机理。为磁增强雾化电晕放电烟气净化器的研究提供了理论基础。     

高压电晕电场放电特性的研究

研究了用于转基因的电晕电场在放电中针尖间距和针-板间距的变化对放电电流、放电输出功率和输出稳定性的影响.比较了多针-板与单针-板电晕放电的伏安特性.实验表明:针尖间距越大,电晕电流越大,当针尖间距大于20 mm时,电晕放电输出功率增长趋缓;当针尖间距为20 mm时,电晕放电可稳定输出较高的功率.针-板间距越小,电晕电流越大,当针-板间距为25 mm时,电晕放电输出功率最大.     

电晕放电辐射场实验研究

针对带高压物体的电晕放电辐射信号的时域、频域特征开展研究,对静电电晕放电电流、辐射场进行了理论分析,设计完成了静电电晕放电电流及辐射信号实验.研究发现,不同极性电晕放电的辐射场波形测试有明显差别:实验条件为负极性时,先发生电晕放电,但正极性放电发生时,脉冲幅值比负极性时大;负电晕电流脉冲波形的上升时间小于正电晕电流.实验结构不同,电晕放电辐射场的特征不同:利用电晕放电针与直流高压源直接相连的实验结构得到的放电波形的上升时间为十几个ns,频率分布集中在20～100 MHz;利用孤立导体电晕放电实验结构得到的放电波形的上升时间为几个ns,频率分布集中在200～600 MHz.结论对于研究带高压物体的电晕放电辐射信号特征具有很好的参考价值.     

正脉冲电晕放电的数值研究

根据等离子体的流体方程提出了脉冲电晕放电中流注形成和传播的数学模型，导出了流注空间电荷电场的普遍积分表达式．用Ｆｌｕｘ－ＣｏｒｒｅｃｔｅｄＴｒａｎｓｐｏｒｔ（ＦＣＴ）算法，就实验中所用的超窄脉冲电压波形对该模型进行了数值求解，得到了带电粒子密度、电场和电子温度等参量沿流注发展轴线上的时空分布     

火花放电路径发展过程的分形生长模型

根据火花放电的流注／先导机理建立了放电路径分形生长模型．模型描述了火花放电路径形成过程中局部电场强度、流注形状以及先导发展概率三者之间的关系．在计算机上实现了火花放电路径分形生长过程的模拟     

Evaluation of energy transfer and utilization efficiency of azo dye removal by different pulsed electrical discharge modes

The degradation of an azo dye, acid orange 7 （AO7）, caused by different high voltage pulsed electrical discharge modes （spark, streamer and corona discharge） induced by the various initial conductivities was investigated. A new type of pulsed high voltage source with thyratron switch and Blumlein pulse forming net （BPFN） was used. The typical discharge waveforms of voltage, current, power, pulse energy and the pictures of spark, streamer and corona discharge modes were presented. The results indicated that pulsed electrical discharges led to complete decolorization and substantial decrease of the chemical oxygen demand （COD） of the dye solution. The main intermediate products were monitored by GC-MS. The discharge modes changed from spark to streamer and to corona discharge, and the streamer length decreased with the liquid conductivity increasing. At a constant input power, the peak voltage, peak current, peak power and energy per pulse of the three discharge modes ranked in the following order： spark 〉 streamer 〉 corona. The effective energy transfer efficiency of AO7 removal was higher for spark discharge （57.2%） than for streamer discharge （40.4%） and corona discharge （27.6%）. Moreover, the energy utilization efficiency of AO7 removal for spark discharge was 1.035×10^9 mol/J, and for streamer and corona discharge they were 0.646×10^-8 and 0.589×10^-8 mol/J. Both the energy transfer efficiency and the energy utilization efficiency of spark discharge were the highest.     

外加电压参数对大气压等离子体射流形貌的影响

大气压等离子体射流可以在开放的空气环境中产生富含多种活性粒子的低温等离子体羽,在材料合成、表面改性、生物医疗、环境保护等多种领域具有广泛的应用前景. 等离子体羽的形貌与活性粒子的时空分布有关,研究其形貌对等离子体射流的应用具有重要意义.针对目前等离子体形貌还不够丰富的问题,本文利用氩气等离子体射流,通过改变外加电压参数(电压峰值、驱动频率和偏置值)产生了几种形貌的等离子体羽(弥散圆锥状、丝加晕形、念珠串状和空心锥状),从而进一步丰富了等离子体羽的形貌.通过对比放电的电压和发光信号波形,发现除丝加晕形等离子体羽外,其他3种等离子体羽在每个外加电压周期均放电1次.不同的是,弥散圆锥状和念珠串状等离子体羽的放电出现在电压负半周期,为负放电.而空心锥状等离子体羽的放电出现在外加电压正半周期,为正放电.丝加晕形等离子体羽每个电压周期存在1个负放电和1个正放电.此外,还利用高速成像设备对这几种形貌等离子体羽的时空演化进行了研究.相关结果表明,负放电对应负流光的传播过程,而正放电对应正流光的过程.视觉上不同形貌的等离子体羽是正流光、负流光及其组合时间叠加的结果.本文的结果对大气压等离子体射流中等离子体羽形貌的深入研究及流光动力学的进一步发展均具有重要价值.     

氩气等离子体羽从实心到空心的放电特性

对大气压环境中偏置正弦电压激励的氩气等离子体射流进行了研究. 结果表明,随着偏置电压从负值增加到正值,所产生的羽从实心过渡到空心. 利用电学和光学手段对实心羽和空心羽的放电特性进行了研究,发现对于这2种羽,每个电压周期都只有单个放电脉冲. 利用快速摄影,看到“胖”定向子弹在实心羽中传播,其中涉及负流光机制. 而空心羽中涉及正流光机制,它表现为从棒电极端开始的定向流光,随后逐渐演变成在气流周边传播的分叉流光. 利用光谱学手段,研究了距离管口不同位置处的电子温度. 基于潘宁电离和残留负离子的作用,对这2种羽的产生机制进行了解释.     

脉冲放电等离子体电子激发温度发射光谱诊断

利用微量Ar的发射光谱,对标准大气压N2脉冲流光放电等离子体特性进行了实验研究.在对所得Ar原子荧光谱线归属的基础上,分别采用谱线相对荧光强度比值法,玻尔兹曼曲线斜率法和费米-狄拉克布居分布模型法3种计算方法,对标准大气压N2脉冲流光放电等离子体电子激发温度进行分析比较.结果表明:采用玻尔兹曼曲线斜率法和费米-狄拉克布居分布模型法计算得到的电子激发温度非常接近,分别为(7 474±500)K和(7 480±500)K,说明本研究所涉及的脉冲流光放电等离子体至少接近局部热平衡.     

静电放电电磁脉冲场对针板间隙流注放电的影响分析

为了分析自然环境下静电放电电磁脉冲场对针板间隙流注放电的影响,基于流体动力学理论,建立静电放电电磁脉冲场下流注放电模型,对大气压下10mm针板间隙流注放电过程进行了仿真,研究了静电电磁脉冲场对流注运动发展过程中电场与光子通量的影响,以及得到不同静电电磁脉冲场下流注放电间隙贯穿时间的变化规律。结果表明:无静电电磁脉冲场时,随着时间的推移流注不断向阴极发展,当流注头部靠近阴极时,流注头部电场强度逐渐增大,光子通量幅值亦迅速增长;通入静电电磁脉冲场后,相同时间内,电场向板极推进的速度明显加快,击穿电压阈值显著降低,随着静电放电输出电压的增加,流注贯穿间隙的时间逐渐减小。对于强电磁场环境下电子设备安全防护的研究具有参考意义。     

同轴电极交流电压下瞬态火花放电特性研究

近年来瞬态火花放电由于可以产生高密度、高能量电子,为等离子体化学提供更多的活性粒子受到了广泛关注;并已成功应用于环境治理和生物医学。为了进一步研究瞬态火花的放电特性,采用了交流电源和同轴电极实现放电。通过采集放电的电压和电流,研究了其在不同占空比和不同脉冲频率下的放电特性。结果表明,在外、内电极直径比为2.4时,放电呈现脉冲放电的形式,从流注放电转化为瞬态火花放电,其典型特征是电流脉冲短,放电电流大;与常规火花放电相似,放电通道之间任何地方的流注都能扩展;由于首次放电产生的空间电荷和放热引起的负载特性变化的共同影响,每个周期内后续放电的击穿电压小于首次的;随着占空比的升高和电源脉冲频率的降低,放电通道增多,周期间的放电形式呈现一定的规律变化。