双螺旋沿面介质阻挡放电的特性及阻抗匹配研究

发布时间：2020-03-22 15:25

【摘要】：介质阻挡放电在臭氧合成、材料表面处理、环境保护、杀菌消毒和气动控制等领域得到广泛了应用。本文围绕沿面介质阻挡放电的阻抗特征进行研究,分析了影响放电效果的作用因素,论文主要研究内容如下:(1)设计了双螺旋电极结构的沿面型介质阻挡放电发生器,利用Maxwell软件建模,对其静电场分布进行了仿真,探究了激励电压幅值、介质层厚度和电极间距等因素对于电场强度的影响,为优化发生器结构提供参考。(2)搭建了沿面介质阻挡放电的实验系统,研究了电源不同连接方式对于电压电流波形的影响,指出了放电的不对称性;通过测量不同外加电压幅值和频率下的伏安曲线和李萨如图,研究了电压幅值和频率对于放电功率的影响。(3)提出了双螺旋电极结构的沿面介质阻挡放电的Simulink动态电路模型,对发生器加载阻抗匹配网络的特性进行了分析。实验测量结果表明,阻抗匹配网络的增加提升了电源的输出电压,有利于提高放电功率。(4)进行了沿面介质阻挡放电降解空气污染物的应用研究,结果表明该装置对于PM2.5和甲醛均有明显的去除效果,探究了PM2.5初始浓度和电压幅值对于降解效率的影响。本工作提出的阻抗匹配网络方法,有力地提升了沿面双螺旋电极介质阻挡放电的综合性能。研究成果为促进工程实用化提供了可行的技术解决方案,同时也可为同类装置的阻抗匹配网络方法提供有益借鉴。
【图文】：

介质阻挡放电,同轴圆筒,典型结构,电极

以悬挂在放电空间或者覆盖在电极表面，在外加交流高压作用下，当电场强度超过气体击穿场强时，电极间的气体可以在常压下被击穿而形成放电。这种放电相对均匀、散漫和稳定，属于高气压下的低温等离子体放电，由于其放电时声音很小，又被称为无声放电[4]。介质阻挡放电在工业上有着广泛的应用，针对不同应用场景，所使用的等离子体发生器结构也不尽相同。根据电极结构和电介质放置位置的不同，常见的几种结构为：(1)平行板型介质阻挡放电，其电极结构如图 1.1 所示，由于介质层的存在，放电发生在平行板电极的气隙间，是一种典型的体放电。这种发生器结构简单，中间介质层的存在能够有效避免高压电弧的产生，使气体放电保持较为均匀和稳定的状态。图1(a)中介质层放在两个电极的中间，可以在介质层两边使用两种不同气体进行放电反应。图 1(b)中介质层覆盖在其中一个电极表面，结构最为简单，可以用于臭氧的生成。图 1(c)中两个介质层分别覆盖在两个电极表面，可以有效防止反应气体与电极发生反应，可以用于材料的表面改性。

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图 1-2 同轴圆筒型介质阻挡放电(3)螺旋型介质阻挡放电，其高压电极是弹簧状的不锈钢丝紧贴于圆筒型介质层内，接地电极为铝箔，如图 1.3 所示[5]。该结构类似于同轴圆筒型介质阻挡放电，可以用于臭氧产生和废气处理。图 1-3 螺旋型介质阻挡放电(4)沿面型介质阻挡放电，其电极放置在介质层的两侧，放电在电极附近的空间发，可以在常压条件下在介质层表面获得较大面积的低温等离子体[6]，其结构如图 1.4示。图 4(a)中只有一对正面电极和背面电极，在两个电极附近均会发生放电，放电
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O461.2

【参考文献】