大氣壓介質(zhì)阻擋放電多針——同軸反應(yīng)器結(jié)構(gòu)優(yōu)化及降解甲醛試驗(yàn)研究.pdf

1、介質(zhì)阻擋放電可以在常溫大氣壓下產(chǎn)生低溫等離子體，能耗低，且不需要昂貴的真空設(shè)備，特別適合于低溫等離子體的工業(yè)化應(yīng)用。大氣壓介質(zhì)阻擋放電處理揮發(fā)性有機(jī)污染物是一種新型氣態(tài)污染物治理技術(shù)，因其效率高、無選擇性、使用范圍廣，近年來呈現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。反應(yīng)器電極結(jié)構(gòu)是影響介質(zhì)阻擋放電降解氣態(tài)污染物效率的重要因素，因此優(yōu)化反應(yīng)器電極結(jié)構(gòu)參數(shù)及其與電源參數(shù)的匹配對(duì)于提高氣態(tài)污染物降解效率、降低能耗和介質(zhì)阻擋放電大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用有重要的意義。

2、　　 為降低起始放電電壓和運(yùn)行電壓、提高電子密度和污染物降解效率，本文首先構(gòu)建多針一同軸結(jié)構(gòu)電暈介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器，試驗(yàn)檢測(cè)放電特性，結(jié)果表明其放電模式是細(xì)絲(流注)模式。根據(jù)氣體放電理論，每個(gè)放電細(xì)絲在交流電壓的一個(gè)周期內(nèi)可以劃分為三個(gè)階段進(jìn)行分析研究：放電的形成--放電的擊穿；放電擊穿后，電流細(xì)絲流過氣隙并傳輸電荷；在微放電通道中原子、分子的激發(fā)和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的啟動(dòng)?；诖耍疚牡闹饕芯?jī)?nèi)容和創(chuàng)新性成果有：
　　 ①在檢測(cè)

3、并分析大氣壓空氣中多針一同軸反應(yīng)器電暈介質(zhì)阻擋放電特性的基礎(chǔ)上，建立基于有限元的電準(zhǔn)靜態(tài)空間電場(chǎng)分布計(jì)算模型，研究電極結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)反應(yīng)器空間電場(chǎng)分布的影響；以大氣壓空氣中不均勻場(chǎng)電子雪崩產(chǎn)生臨界電場(chǎng)強(qiáng)度為判據(jù)，采用電準(zhǔn)靜態(tài)模型首次優(yōu)化多針一同軸電極結(jié)構(gòu)參數(shù)，并以試驗(yàn)驗(yàn)證。
　　 仿真結(jié)果還表明，相鄰針之間相互作用顯著影響反應(yīng)器空間電場(chǎng)分布，所以本文進(jìn)一步采用流注放電流體力學(xué)模型首次模擬相鄰針相互作用對(duì)大氣壓空氣中多針流注放電發(fā)展的

4、影響：通過對(duì)比分析單針與多針流注放電過程中電場(chǎng)強(qiáng)度、電子和正離子數(shù)密度隨時(shí)空發(fā)展過程，以及電子平均能量分布，表明多針流注的發(fā)展速度、流注發(fā)展軸線上電場(chǎng)強(qiáng)度、電子平均能量分布以及電子數(shù)密度和正離子數(shù)密度均比單針流注的小。但是，在相鄰針相互作用下，多針結(jié)構(gòu)的電暈放電性質(zhì)較單針結(jié)構(gòu)減弱，且反應(yīng)器內(nèi)非流注區(qū)域電場(chǎng)強(qiáng)度和電子平均能量能保持比單針結(jié)構(gòu)大的水平，這對(duì)于降解氣態(tài)有機(jī)污染物等DBD工業(yè)應(yīng)用是有利的。
　　 ②正交試驗(yàn)研究周期傳輸電

5、荷量最大的多針一同軸電極結(jié)構(gòu)參數(shù)與電源參數(shù)的配合，方差分析結(jié)果表明試驗(yàn)因素對(duì)目標(biāo)因素周期傳輸電荷量影響的顯著性排序是電壓幅值>頻率>針間距>針長(zhǎng)>相鄰針夾角，長(zhǎng)度3.5 mm和2mm的針以縱向相鄰針角度為45°間隔2.5 mm排列的電極結(jié)構(gòu)與電源頻率21 kHz的匹配令目標(biāo)因素最大。
　　 ③正交試驗(yàn)研究甲醛降解率最高的電極結(jié)構(gòu)參數(shù)與電源參數(shù)的匹配，結(jié)果與目標(biāo)因素為周期傳輸電荷量的正交試驗(yàn)結(jié)果相同；借助分子模擬軟件，首次采用密度