发射光谱研究多针对板电晕放电微观电参数及激发态OH自由基特性

摘要

针-板式直流电晕放电具有能耗低，对低浓度污染物去除效率高等特点。但目前针对电晕放电电离区与迁移区内电流密度与电场分布的估算、自由基等活性物种特性等微观特性方面的研究还不多见。
　　 本实验用光学发射光谱(OES)诊断多针对板直流电晕放电电离区N2第二正带跃迁。通过对电离区内空间各点ISPB的检测，确定ISPB空间分布，分析电离区微观放电特性。利用泊松方程对多针对板直流电晕放电电场分布和电流密度进行理论分析。结合ISPB空间分布，分析电离区微观特性及其与宏观电参数的对应关系。然后，对OH进行检测，研究负电晕放电电参数(包括放电电压、放电电流、放电功率、电极间距)和相对湿度对OH特性的影响。确定宏观参数与OH微观特性之间的关系。利用正电晕流光阶段OH空间分布的数据，拟合出OH的空间分布，确定了流光放电间隙OH分布特性。得到的结论有：
　　 正辉光放电电离区ISPB先增大后减小。从电离区中层到外层，ISPB反应高能电子密度分布，逐渐减小。负辉光放电ISPB分布与正电晕一致；根据泊松方程求得放电区电场强度与电流密度的表达式。电离区电场强度随距离r先增大再减小。实验中ISPB最大值处与理论推导的电场强度最大值较一致：电离区电流密度沿针尖轴向呈减小趋势，并与ISPB在电离区中层和外层呈良好的线性关系。电离区外层离子迁移对电流形成起一定作用；迁移区内，电流强度与原点的距离无关。
　　 负电晕辉光放电，OH随电压和电流的升高而增加。单位功率OH随总功率增大而减小；电离区内OH沿针尖轴向先增大后减小。随电极间距增大，OH强度减小；流光放电，几乎整个放电间隙均可测到OH。针电极附近OH分布沿针尖径向呈“子弹状”，由内向外逐渐减小。距针电极较远处OH沿针尖径向先增大后减小：正、负电晕放电OH随相对湿度的增大均先增大后减小。应用中正、负电晕放电可选择40％-60％和40-55％的范围。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1电晕放电定义、原理及分类

1.2电晕放电相关研究

1.2.1伏安特性

1.2.2带电粒子与电场分布

1.2.3自由基产生及反应

1.3等离子体检测方法

1.3.1质谱法

1.3.2光谱法

1.4课题提出与主要研究内容

1.4.1课题提出

1.4.2主要研究内容

第2章实验装置

第3章N2第二正带激发峰空间分布研究

3.1实验原理及方法

3.2正电晕放电检测结果及分析

3.3负电晕放电检测结果及分析

3.4小结

第4章电场分布和电流密度分析

4.1电离区电场分布和电流密度分析

4.2迁移区电场分布和电流密度分析

4.3小结

第5章激发态OH自由基特性研究

5.1实验原理与方法

5.2电参数对OH自由基特性影响

5.3正电晕流光放电OH自由基空间分布

5.4相对湿度对OH自由基特性影响

5.4小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文

致谢