低温等离子体臭氧发生的产率极限及温度影响
发布时间：2021-11-21 07:32
臭氧产生过程是一个耗能过程,较高的能耗成为限制臭氧进一步推广应用的重要因素。目前商用臭氧发生器的能量利用效率不到20%,大部分输入能量都以热量形式散失,造成放电间隙的气体温度升高,加速臭氧分解。随着对臭氧产生机理的深入研究,臭氧产率得到了一定的提高,但与热化学理论值1226 g/kWh仍有较大差距。本文采用经典热力学的方法,分析了臭氧产生过程中的能量转化关系,提出了不同工况下可能实现的臭氧产率极限,并通过数值模拟与实验结合的方法研究了温度因素对臭氧产生过程的影响。获得的主要结论如下:（1）为臭氧产生过程建立了详细的热力学模型,分别从总反应和基元反应两个方面研究了臭氧的产率极限。仅考虑总反应时,臭氧产率极限随原料气体中的氧气比例和氧气转化率的增加而升高,随终态气体温度的升高而降低。当氧气转化率10%,终态气体温度400 K时,氧气源和空气源对应的臭氧产率极限分别是921.22 g/kWh和487.54 g/kWh。从基元反应考虑时,臭氧的产率极限随折合电场强度和氧气转化率的增大而上升,当折合电场强度为300 Td,氧气源和空气源对应的臭氧产率极限分别是238.92 g/kWh和191.1...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三种不同电极结构示意图
[57]建立了氧气源电晕放电等离子体过程的放电模型和化子和不同反应对臭氧产生过程的贡献，并讨论了气体温结果表明，气体温度变化影响臭氧产率和臭氧浓度主要体气体温度的变化会改变放电间隙的气体密度，从而改变放；其次，众多基元反应的反应速率是温度的函数，温度变的反应速率。温度升高时，臭氧浓度明显降低，当放电间 升高到 358 K 时，模拟获得的臭氧浓度下降近一半，主要反应速率随温度的升高而变大。等人[58]设计了三入三出的放电室结构，以研究温度因素和生过程的影响，具体结构如图 1.3 所示。当三个进出口分布很不均匀，温度从高压电极向低压电极逐渐升高。口时，放电间隙内的气体温度分布变得均匀，但是放电间进出口都打开时要大。当放电室输入气体温度由15°C升的平均气体温度大幅升高，臭氧产率和放电电压随之降低口的选择也会影响放电间隙的臭氧产生效果和放电电压
图 2.1 臭氧发生的热力学过程先在恒温恒压条件下，部分氧气分子转化为臭氧分子，完成从初态化。这一过程中，部分电能直接用于臭氧合成，贮存在臭氧分子中定义为合成能 ES。紧接着，在恒压条件下，气体的温度升高，完成态的变化。气体的温度的升高是由于能量耗散效应的存在，大部分热量，用来增加气体内能，这部分能量定义为耗散能 EQ。在这个模生器的边界假设为绝热的，且不对外做机械功，由能量守恒定律可的温度会有大幅的升高。该热力学模型中，参与反应的混合气体假设为理想气体，气体压力a，输入的原料气体中氧气和氮气的量分别假设为 1 mol 和 y mol。间态温度和终态温度分别定义为 T1、T1和 T2, 对应状态下的焓分H'和 H2。因此，臭氧产生过程中的合成能 ES和耗散能 EQ可以分S1E H' HEHH'Q2
【参考文献】：
期刊论文
[1]混合放电臭氧发生的反应动力学模拟[J]. 魏林生,徐敏,章亚芳,胡兆吉. 高电压技术. 2016(03)
[2]圆管型介质阻挡放电臭氧产生过程中的传热数值模拟[J]. 魏林生,胡兆吉,谭志洪,章亚芳,杨春. 高电压技术. 2012(01)
[3]O3氧化结合化学吸收同时脱硫脱硝的动力学及热力学研究[J]. 魏林生,章亚芳,胡兆吉. 环境污染与防治. 2011(08)
[4]臭氧的基础研究及应用进展[J]. 李会,于跃芹. 广州化工. 2009(07)
[5]臭氧的应用与进展[J]. 宗旭,杨波,白希尧,王燕. 化工时刊. 2002(12)
[6]臭氧产生方法及其应用[J]. 白希尧,张芝涛,白敏菂,沈丽. 自然杂志. 2000(06)
[7]提高臭氧发生器放电室效率的研究[J]. 魏旭,刘虹,解之凤,吴维韩,李汉忠,龚琬如. 电工电能新技术. 1998(02)
博士论文
[1]等离子体臭氧产生的实验与理论研究[D]. 魏林生.浙江大学 2008
硕士论文
[1]脉冲介质阻挡放电臭氧产生的能量转换及温度依赖[D]. 徐敏.南昌大学 2017
[2]介质阻挡放电臭氧产生的传热及动力学模拟[D]. 杨春.南昌大学 2011
本文编号：3509067
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三种不同电极结构示意图
[57]建立了氧气源电晕放电等离子体过程的放电模型和化子和不同反应对臭氧产生过程的贡献，并讨论了气体温结果表明，气体温度变化影响臭氧产率和臭氧浓度主要体气体温度的变化会改变放电间隙的气体密度，从而改变放；其次，众多基元反应的反应速率是温度的函数，温度变的反应速率。温度升高时，臭氧浓度明显降低，当放电间 升高到 358 K 时，模拟获得的臭氧浓度下降近一半，主要反应速率随温度的升高而变大。等人[58]设计了三入三出的放电室结构，以研究温度因素和生过程的影响，具体结构如图 1.3 所示。当三个进出口分布很不均匀，温度从高压电极向低压电极逐渐升高。口时，放电间隙内的气体温度分布变得均匀，但是放电间进出口都打开时要大。当放电室输入气体温度由15°C升的平均气体温度大幅升高，臭氧产率和放电电压随之降低口的选择也会影响放电间隙的臭氧产生效果和放电电压
图 2.1 臭氧发生的热力学过程先在恒温恒压条件下，部分氧气分子转化为臭氧分子，完成从初态化。这一过程中，部分电能直接用于臭氧合成，贮存在臭氧分子中定义为合成能 ES。紧接着，在恒压条件下，气体的温度升高，完成态的变化。气体的温度的升高是由于能量耗散效应的存在，大部分热量，用来增加气体内能，这部分能量定义为耗散能 EQ。在这个模生器的边界假设为绝热的，且不对外做机械功，由能量守恒定律可的温度会有大幅的升高。该热力学模型中，参与反应的混合气体假设为理想气体，气体压力a，输入的原料气体中氧气和氮气的量分别假设为 1 mol 和 y mol。间态温度和终态温度分别定义为 T1、T1和 T2, 对应状态下的焓分H'和 H2。因此，臭氧产生过程中的合成能 ES和耗散能 EQ可以分S1E H' HEHH'Q2
【参考文献】：
期刊论文
[1]混合放电臭氧发生的反应动力学模拟[J]. 魏林生,徐敏,章亚芳,胡兆吉. 高电压技术. 2016(03)
[2]圆管型介质阻挡放电臭氧产生过程中的传热数值模拟[J]. 魏林生,胡兆吉,谭志洪,章亚芳,杨春. 高电压技术. 2012(01)
[3]O3氧化结合化学吸收同时脱硫脱硝的动力学及热力学研究[J]. 魏林生,章亚芳,胡兆吉. 环境污染与防治. 2011(08)
[4]臭氧的基础研究及应用进展[J]. 李会,于跃芹. 广州化工. 2009(07)
[5]臭氧的应用与进展[J]. 宗旭,杨波,白希尧,王燕. 化工时刊. 2002(12)
[6]臭氧产生方法及其应用[J]. 白希尧,张芝涛,白敏菂,沈丽. 自然杂志. 2000(06)
[7]提高臭氧发生器放电室效率的研究[J]. 魏旭,刘虹,解之凤,吴维韩,李汉忠,龚琬如. 电工电能新技术. 1998(02)
博士论文
[1]等离子体臭氧产生的实验与理论研究[D]. 魏林生.浙江大学 2008
硕士论文
[1]脉冲介质阻挡放电臭氧产生的能量转换及温度依赖[D]. 徐敏.南昌大学 2017
[2]介质阻挡放电臭氧产生的传热及动力学模拟[D]. 杨春.南昌大学 2011
本文编号：3509067
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