混合放電臭氧發(fā)生器的傳熱及放電數(shù)值模擬.pdf

1、臭氧(O3)具有強(qiáng)氧化、殺菌消毒、漂白等作用,且與其它氧化、殺菌產(chǎn)品相比具有應(yīng)用后無二次污染及殘留物的優(yōu)點(diǎn)。自1857年西門子研制成功首臺臭氧發(fā)生器以來,臭氧已被應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域。臭氧應(yīng)用前景很是誘人,但臭氧產(chǎn)率很低是一直困擾著人們的一個難題。其熱化學(xué)理論計算的理論值1266g/(Kw·h),但實(shí)際中卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到此數(shù)值,此因臭氧形成中僅有10％左右的能量用于形成臭氧,而其余能量都轉(zhuǎn)化成了熱量,為此,為提高臭氧產(chǎn)生效率學(xué)者們從各個

2、方面做了大量研究工作。而Hyun-Jig SONG等采用混合放電(三個電極、兩個放電空間)的臭氧發(fā)生器進(jìn)行研究得出最大臭氧產(chǎn)率為783g/(Kw·h),為目前國內(nèi)外文獻(xiàn)報告的最高值。但SONG僅對臭氧產(chǎn)率值進(jìn)行了相關(guān)的報道,沒有對混合放電型臭氧發(fā)生器本身做出研究,因此有必要對其進(jìn)行進(jìn)一步的探討。本文以Song的實(shí)驗為基礎(chǔ),從傳熱和放電兩個方向?qū)υ摶旌戏烹姵粞醢l(fā)生器進(jìn)行數(shù)值模擬,模擬分析結(jié)果如下:
　　(1)采用Fluent進(jìn)行傳熱

3、數(shù)值模擬,結(jié)果表明:氣體進(jìn)入三根管的兩放電空間后溫度均是沿徑向逐漸上升,至出口處三根管的出口平均溫度依次為304.8K、309.9及313.2K;且兩放電空間的平均溫度差較大,外放電空間平均溫度較內(nèi)放電空間的溫度低6.4K;介質(zhì)及電極的內(nèi)部徑向溫差較小;混合放電中僅有36.14%電能以熱能的形式散發(fā),而其余的63.86%電能則全部用于轉(zhuǎn)換為生成臭氧的反應(yīng)熱;不同流量下總體平均溫度與臭氧實(shí)驗產(chǎn)率對比可知放電間隙溫度的降低是提高臭氧產(chǎn)率的關(guān)

4、鍵因素之一;一定流量和放電體積下,改變內(nèi)電極在放電室中的位置可以均衡氣體在兩放電室的速度,從而縮短氣體在放電空間的停留時間,降低臭氧分解率,有利于臭氧產(chǎn)率的提高。
　　(2)利用 ANSYS軟件對該實(shí)驗的混合放電進(jìn)行電場模擬結(jié)果表明:三種類型混合放電的電場強(qiáng)度在無孔區(qū)域分布比較均勻,而在有孔存在區(qū)域附近電場出現(xiàn)劇烈波動,這主要是尖端放電導(dǎo)致的;利用BOLSIG+軟件求解三種類型混合放電情況下的電子能量分布,分析結(jié)果表明IESDO型