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，試驗檢測放電特性，結(jié)果表明其放電模式是細絲(流注)模式。根據(jù)氣體放電理論，每個放電細絲在交流電壓的一個周期內(nèi)可以劃分為三個階段進行分析研究：放電的形成--放電的擊穿；放電擊穿后，電流細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)動力學(xué)的啟動。基于此，本文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新性成果有：
　　 ①在檢測

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靜態(tài)空間電場分布計算模型，研究電極結(jié)構(gòu)參數(shù)對反應(yīng)器空間電場分布的影響；以大氣壓空氣中不均勻場電子雪崩產(chǎn)生臨界電場強度為判據(jù)，采用電準靜態(tài)模型首次優(yōu)化多針一同軸電極結(jié)構(gòu)參數(shù)，并以試驗驗證。
　　 仿真結(jié)果還表明，相鄰針之間相互作用顯著影響反應(yīng)器空間電場分布，所以本文進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大氣壓空氣中多針流注放電發(fā)展的

4、影響：通過對比分析單針與多針流注放電過程中電場強度、電子和正離子數(shù)密度隨時空發(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)展軸線上電場強度、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)域電場強度和電子平均能量能保持比單針結(jié)構(gòu)大的水平，這對于降解氣態(tài)有機污染物等DBD工業(yè)應(yīng)用是有利的。
　　 ②正交試驗研究周期傳輸電

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)果表明試驗因素對目標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>相鄰針夾角，長度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的匹配令目標因素最大。
　　 ③正交試驗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)果與目標因素為周期傳輸電荷量的正交試驗結(jié)果相同；借助分子模擬軟件，首次采用密度