高频介质阻挡放电产生臭氧的实验研究

摘要

介质阻挡放电法是工业应用最广泛的人工产生臭氧的方法，但是臭氧发生器的整体效率仍然有待进一步提高。第一个提高效率的方法是提高供电频率。本文研究了7～8 kHz高频正弦交流电压驱动条件下，原料气体、发生器结构、工作条件等对臭氧生成情况的影响。主要包括以下几方面的内容： 1．研究了原料气体不同时，电源电压、气体流量、原料气体性质对臭氧产生的影响进行。结果表明，空气源时臭氧浓度随气体流量的增大先升高后降低，而氧气源时臭氧浓度不断下降；臭氧的产量随气体流量的增大而增加；随氧气相对湿度的增大，臭氧的浓度减小。 2．对气隙宽度对臭氧产生的影响进行了研究。结果表明，不同气隙宽度时，臭氧浓度、产生效率都是随电源电压、输入功率的增大从零增加到某一最高值然后逐渐减小；输入功率相同时，臭氧浓度、效率都随气隙宽度的减小而增大；随气隙宽度的增加，产生臭氧的起始峰值电压增大，产生相同浓度的臭氧所需的电压增大，达到最高浓度需要的电压增大；臭氧浓度和效率不能在相同的电源输入功率达到最高值。 3．对不同Ar/O<,2>时臭氧的产生情况进行了研究。结果表明，在氧气中添加氩气时，臭氧的生成情况与纯氧气时不同。混合气体流量为300 L/h时，当Ar与O<,2>的流量比从Ar/O<,2>=200/100到Ar/O<,2>=240/60变化时，臭氧产生效率分别随电源电压、输入功率的升高而不断降低，并且在Ar/O<,2>=200/100的低峰值电压、低输入功率时达到最高效率；随Ar/O<,2>的减小，产生臭氧的起始峰值电压增大，臭氧的最高浓度增大。 4．在实验基础上，用有限元法对反应器的电场进行了模拟，模拟结果表明，随着气隙宽度的减小，放电气隙中的电场增强，结合2中的结果可以说明强电场有利于臭氧的产生。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题背景

1.2臭氧

1.2.1臭氧的性质

1.2.2人工产生臭氧的方法

1.2.3臭氧的应用领域

1.3介质阻挡放电及产生臭氧

1.3.1介质阻挡放电的概念

1.3.2 DBD产生臭氧

1.4本文研究的主要内容

第2章实验系统及测试方法

2.1气源

2.2电源设备

2.3电极

2.4冷却系统

2.5测量仪器

2.5.1电压测量

2.5.2臭氧浓度测量

2.5.3其它测量仪器

第3章原料气体、电压、气体流量对臭氧生成的影响

3.1实验装置

3.2实验结果及分析

3.2.1峰值电压对臭氧浓度的影响

3.2.2气体流量的影响

3.2.3气体相对湿度对臭氧浓度的影响

3.3本章小节

第4章电极结构及添加剂对臭氧生成的影响

4.1气隙宽度的影响

4.1.1实验装置

4.1.2实验结果及分析

4.2Ar对臭氧产生的影响

4.2.1实验装置

4.2.2实验结果及分析

4.3本章小节

第5章电场模拟

5.1有限元方法概述

5.2电场模拟及其边界条件

5.3电场有限元计算原理

5.4建模及求解过程

5.5模拟结果及分析

第6章全文总结

6.1总结

6.2下步研究工作的展望和建议

攻读学位期间发表的学术论文

参考文献

致谢