针-网电晕反应器的放电、驱动特性及在甲醛净化中的应用研究

摘要

当代社会，城市写字楼数量的增长，加之人们对室内装潢的要求越来越高，加重了室内环境污染问题，而室内空气状况虽是与人们的身体健康息息相关的事情，却也是人们最容易忽视的问题，故本文针对室内空气污染最普遍的有机物气体——甲醛进行了降解实验研究，旨在设计一套能置入建筑中央空调通风系统中，辅助通风系统驱动并且能够降解甲醛气体的实验装置。
　　通过对比常规的甲醛降解方法，本文选择使用直流电晕反应器产生低温等离子体的方式降解甲醛，考虑到不影响建筑物通风管道的送风情况，故设计筒式针-网电极作为电晕反应器的基本电极结构，分析了各个电晕反应器产生的低温等离子体降解甲醛的原理，鉴于数值分析的局限性，所以本文选取实验法，先针对单级反应器，进行大量实验，作如下探讨：
　　1.设计单级筒式针-网电晕反应器，并通过控制变量法探究各种电极结构参数对系统放电特性的影响。研究发现在正常电晕放电电压范围内，反应器放电电流随着针电极的直径的增大而减小，随着筒式网电极直径的增大而减小，随着放电电压的增大而增大，随着网电极丝网密度的增大而增大，并且设定其他条件不变的情况下，负电晕的电流强度要高于正电晕的电流强度，实验中电路电流最大可达到0.371mA；此外，电路中等效电导I/U与放电电压U的关系也满足电晕放电中常用的经典汤森关系。
　　2.探究电晕反应器的驱动效果。研究可知，电晕反应器可以生成低温等离子体产生离子风，故本文进行实验探究筒式针-网电极产生的离子风的驱动特性，实验证明：反应器不会影响系统通风效果，并且会对原有系统内的空气流动有一定的驱动效果，实验获得的离子风的最大风速可达到0.810m/s。
　　3.探究电晕反应器降解甲醛的特性。设计一个能产生浓度均匀的甲醛气体的气体发生装置，接入电晕反应系统，用控制变量法探究放电电压、系统气体流量、反应长度及入口甲醛浓度对甲醛降解率和甲醛绝对净化量的影响，实验发现：装置对甲醛的降解率以及绝对净化量随着放电电压的增加而增加、随着反应长度的增加而增加、随着装置入口进气流量的增加而降低；装置对甲醛的降解率随着入口甲醛浓度的增高而降低，但与此同时，甲醛的绝对净化量却随之增加。实验中，甲醛降解率最高可达到36.83%，甲醛的绝对净化量最高可达到3.23ppm。选取甲醛降解率作为衡量指标，进行正交实验分析，得出对甲醛降解率影响的主次顺序为反应长度>放电电压>气体流量>进气浓度，找到最佳方案。
　　最终，总结得出筒式针-网电晕反应器的放电特性、驱动特性及降解甲醛的功能特性，证明本装置有条件应用于建筑通风系统中，为之后对更深入的实践性研究打下了良好的理论基础。