大气压强电离甲烷放电的光谱特性

发布时间：2021-04-20 00:10

　　非平衡等离子体技术可以产生高能电子,可有效“切断”甲烷中的化学键,从而替代传统工业中利用热能破坏甲烷化学键的作用。利用等离子体技术进行甲烷重整研究是当前的研究领域的热门方向。现有工作已对大气压强电离甲烷放电的甲烷转化率、氢气产率、氨气产率等方面进行了研究,而对大气压强电离甲烷放电过程中电子密度、折合场强等放电参数以及光谱特性未见详细剖析。本文在建立了大气压强电离甲烷放电装置的基础上,针对“放电过程中电子密度、折合场强等放电参数”和“甲烷放电光谱特性”两个问题进行研究,主要研究结果如下:（1）建立大气压强电离甲烷放电系统,采用电流电压波形图验证了甲烷中大气压强电离放电为微流柱与微辉光交替放电的模式;利用Lissajious图形计算放电功率,进而得出在电压、流量条件相同的情况下,频率范围为6-8 kHz时,能量利用效率在8 kHz时达到最大,为39.65%的结论;建立甲烷强电离放电的一维数值模型,使用LXcat数据库中的碰撞截面数据计算反应系数,使用Comsol软件求解漂移扩散方程,计算出电子密度最大时为9.44×1015 cm-3,折合场强最大时为321.2Td;采用气相色谱法对氢气选择... 

【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
符号说明表
1 绪论
    1.1 甲烷放电光谱特性研究的意义
        1.1.1 等离子体诊断
        1.1.2 甲烷放电光谱特性研究的重要性
    1.2 甲烷放电光谱特性的国内外研究进展
        1.2.1 甲烷微波放电
        1.2.2 甲烷电晕放电
        1.2.3 甲烷介质阻挡放电
        1.2.4 其他甲烷放电
    1.3 本文研究内容
2 大气压强电离甲烷放电参量的诊断
    2.1 引言
    2.2 大气压强电离甲烷放电实验装置与研究方法
        2.2.1 大气压强电离甲烷放电实验装置
        2.2.2 Lissajious图形法计算放电功率
        2.2.3 大气压强电离甲烷放电参数计算方法
        2.2.4 气相色谱法检测放电产物中氢气选择性
    2.3 大气压强电离甲烷放电参数测量
        2.3.1 放电电流电压波形图
        2.3.2 Lissajious图形及放电功率
    2.4 电子密度与折合场强的计算
        2.4.1 大气压强电离甲烷放电理论模型
        2.4.2 电子密度计算结果与分析
        2.4.3 折合场强计算结果与分析
    2.5 放电参量对氢气选择性影响的研究
        2.5.1 放电功率对氢气选择性的影响
        2.5.2 放电频率对氢气选择性的影响
        2.5.3 单位注入能量对氢气选择性的影响
    2.6 本章小结
3 大气压强电离甲烷放电的光谱特性
    3.1 引言
    3.2 大气压强电离甲烷放电实验装置
        3.2.1 针-板式甲烷放电实验装置
        3.2.2 透明电极甲烷放电光谱采集装置
    3.3 大气压强电离甲烷放电光谱特性
        3.3.1 大气压微流注与微辉光放电模式
        3.3.2 甲烷放电光谱的空间分布
        3.3.3 两种放电模式的光谱特性分析
        3.3.4 电子激发温度
    3.4 本章小结
4 结论与展望
    4.1 结论
    4.2 展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果



本文编号：3148586