沿面/体DBD复合放电的发生及效能研究

摘要

介质阻挡放电(DBD)是一种放电电极之间存在绝缘介质的特殊放电形式，DBD装置有体放电、面放电等多种结构。DBD装置的结构影响其放电均匀性、等离子体特性、活性物质的空间分布等。沿面DBD放电装置起始放电电压较低，但放电等离子体主要沿绝缘介质表面分布;体DBD结构的放电区域发生在高、低压电极之间，放电区域较大，但起始放电电压升高。本论文设计了一种新型的沿面/体DBD复合放电装置，在不改变供电电源的条件下，通过合理配置放电电极，同时生成沿面放电和体放电，以结合两种放电等离子体形式的优点，扩大等离子体的空间分布，提高活性物质的生成。研究结果如下:
　　1.对于高压电极的选择，对比阵列针电极、并列放置的金属条形电极、平板电极，并列放置的金属条形电极放电生成臭氧的能量效率最高，最大值达20.05 g/kW·h，明显大于阵列针电极的能量效率最大值13.86 g/kW·h及平板电极的能量效率最大值14.65 g/kW·h;且随着交流电压峰值的升高，DBD装置生成臭氧的能量效率先升高，后下降。
　　2.对比共用高压电极、共用低压电极两种沿面/体DBD复合放电装置，在交流电压峰值相同的条件下，共用高压电极的复合DBD装置放电功率更大，放电强度高;相比于单一DBD装置，复合DBD装置放电强度更高，活性物质生成量更多;复合放电装置的生成臭氧的能量效率高，最大值44.15g/kW·h，高于沿面DBD的生成臭氧能量效率最大值21.94g/kW·h及体DBD生成臭氧的能量效率最大值40g/kW·h。
　　3.放电间隙、介质厚度影响沿面/体DBD复合放电装置的放电强度及活性物质生成。在交流电压峰值为16kV下，随着空气间隙由1.6mm增大到4.4mm，复合DBD装置放电功率减小，生成臭氧质量浓度由1.3mg/L减少到1.23mg/L;随着介质厚度由2.2mm增加到5.0mm，复合装置放电功率减小，生成臭氧质量浓度由1.23mg/L减少到1.18mg/L。
　　4.染料废水脱色试验表明:相比于单一DBD装置，复合DBD装置对染料的脱色效率更高，处理时间60min时，复合放电装置对染料溶液的降解率为89.7％，高于沿面DBD装置的降解率81.9％及体DBD装置的降解率67.9％，实验结果证明沿面/体DBD复合装置能够在相同的时间内生成更多的反应活性物质。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 介质阻挡放电

1．2．1 介质阻挡放电技术的发展

1．2．2 介质阻挡放电装置的基本结构

1．2．3 介质阻挡放电的应用

1．3 研究意义和研究内容

1．3．1 研究意义

1．3．2 研究内容

2 DBD装置高压电极选型及复合放电装置结构设计

2．1 引言

2．2 放电装置实验平台

2．2．1 实验系统整体结构

2．2．2 电气测量方法

2．2．3 臭氧测量方法

2．2．4 氮氧化物测量方法

2．2．5 光谱测量方法

2．3 介质阻挡放电高压电极的选择

2．3．1 高压电极构型对放电特性的影响

2．3．2 高压电极构型对臭氧生成的影响

2．3．3 高压电极构型的参数确定

2．4 复合放电装置结构设计

2．4．1 两种复合DBD装置的设计

2．4．2 两种复合DBD装置的对比

2．5 本章小结

3 沿面／体DBD复合装置的放电特性及影响因素研究

3．1 引言

3．2 复合放电装置与单一结构装置对比

3．2．1 电场仿真结果

3．2．2 放电特性

3．2．3 臭氧生成

3．2．4 氮氧化物生成

3．2．5 发射光谱测量

3．3 复合放电装置中放电空气间隙的影响

3．3．1 空气间隙对放电特性的影响

3．3．2 空气间隙对臭氧生成的影响

3．3．3 空气间隙对氮氧化物生成的影响

3．4 复合放电装置中介质厚度的影响

3．4．1 介质厚度对放电特性的影晌

3．4．2 介质厚度对臭氧生成的影响

3．4．3 介质厚度对氮氧化物生成的影响

3．5 本章小结

4 沿面／体DBD复合放电装置用于染料脱色研究

4．1 引言

4．2 实验分析方法

4．3 复合放电装置与单一结构装置脱色效果对比

4．4 复合放电装置对染料脱色影响因素的研究

4．4．1 供电电压的影响

4．4．2 气体流速的影响

4．5 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢