高频旋转滑动弧放电及用于甲烷干重整研究

发布时间：2021-08-09 03:05

　　旋转滑动弧放电（Rotating Gliding Arc Discharge,RGAD）可以在常温常压下产生一种兼具高温等离子体和低温等离子体特性的等离子体,目前在甲烷重整、飞灰处理、废液降解等领域的研究中备受关注。驱动旋转滑动弧放电的电源通常为直流电源,电路中需要串接限流电阻,能量损失大。采用高频交流电源驱动时,电路中不需要限流电阻,能量利用率较高。同时,高频电源单位时间内注入的能量高于直流电源和工频电源,有利于激发化学反应。为此,本研究设计了一种高频交流电源驱动的旋转滑动弧放电等离子体发生装置,在电弧物理特性分析的基础上,对放电装置中的气流场分布进行了仿真,并将这种放电形式用于甲烷干重整制取合成气,利用发射光谱分析了反应机理,并计算了放电中活性物质温度及电子密度,具体结果如下:1.通过分析旋转滑动弧放电过程中的电信号和图像特征,研究了电弧的滑动模式、伏安特性及光强分布。旋转滑动弧的滑动模式分为击穿伴随滑动模式（Breakdown Gliding Mode,B-G模式）和稳定电弧旋转模式（Steady Arc Gliding Mode,A-G模式）,不同滑动模式下电压电流特征均不相同... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 绪论
    1.1 旋转滑动弧放电等离子体概念
    1.2 旋转滑动弧放电的电极结构
    1.3 旋转滑动弧放电特性研究现状
    1.4 旋转滑动弧放电在甲烷干重整中应用研究现状
    1.5 本文主要研究内容
2 实验装置及测量方法
    2.1 旋转滑动弧放电发生装置及系统
    2.2 旋转滑动弧放电的电极结构
    2.3 旋转滑动弧放电所用原料及仪器设备
    2.4 实验参数测量与计算
        2.4.1 放电参数测量
        2.4.2 气体参数计算
        2.4.3 ICCD高速摄相
        2.4.4 发射光谱
        2.4.5 气相色谱
    2.5 积碳表征
        2.5.1 SEM
        2.5.2 TEM
        2.5.3 Raman光谱
3 旋转滑动弧放电的物理特性研究
    3.1 旋转滑动弧放电的滑动模式
        3.1.1 电压电流信号特征
        3.1.2 放电宏观图像
        3.1.3 电弧运动状态
        3.1.4 两种滑动模式的过渡
    3.2 旋转滑动弧放电的伏安特性
        3.2.1 电弧燃弧-熄弧过程
        3.2.2 不同阶段电弧的函数特征
    3.3 旋转滑动弧放电的光强分布
        3.3.1 光强分布图像
        3.3.2 光强分布特性分析
    3.4 本章小结
4 旋转滑动弧流场研究
    4.1 旋转滑动弧放电的等效电路模型及放电模式
        4.1.1 旋转滑动弧放电的等效电路模型
        4.1.2 旋转滑动弧放电的放电模式
    4.2 旋转滑动弧的流场分布
        4.2.1 放电装置中的流速变化
        4.2.2 内电极顶角对流速的影响
    4.3 气流量对电弧参数的影响
        4.3.1 气流量对滑动模式的影响
        4.3.2 气流量对击穿电压的影响
        4.3.3 气流量对电弧电压的影响
        4.3.4 气流量对稳定旋转时间的影响
    4.4 本章小结
5 旋转滑动弧放电用于甲烷干重整研究
    5.1 电极结构对重整效果的影响
        5.1.1 高压电极顶角对重整效果的影响
        5.1.2 高低压电极相对高度对重整反应的影响
    5.2 进气流量对甲烷干重整效果的影响
    5.3 供气配比对重整效果的影响
    5.4 反应机理分析
        5.4.1 旋转滑动弧放电发射光谱诊断
        5.4.2 旋转滑动弧放电活性物质的温度
        5.4.3 旋转滑动弧放电电子密度
    5.5 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3331234