本文關(guān)鍵詞：分區(qū)激勵(lì)式大氣壓非平衡等離子體反應(yīng)器陣列研究

  更多相關(guān)文章： 介質(zhì)阻擋放電 流注放電 微類輝光放電 等離子體反應(yīng)器 高頻高壓電源

【摘要】：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)和國(guó)際貿(mào)易不斷發(fā)展,各大港口船舶壓載水排放量也逐年增加,船舶壓載水中攜帶大量外來(lái)生物,使我國(guó)海洋生態(tài)環(huán)境面臨越來(lái)越大的外來(lái)生物入侵壓力。利用基于大氣壓強(qiáng)電場(chǎng)放電的高級(jí)氧化技術(shù)是一種安全有效的壓載水處理方法,該方法的核心是研制能夠連續(xù)、規(guī)模、高效制備活性氧粒子的發(fā)生裝置。傳統(tǒng)規(guī)�；钚匝趿Ｗ影l(fā)生裝置,由于存在幾何尺度放大效應(yīng),致使放電體系難以在數(shù)千赫茲以上的高頻下運(yùn)行。而較低的激勵(lì)頻率使活性氧粒子發(fā)生裝置存在體積過(guò)大、效率低、產(chǎn)率難以提高等問(wèn)題。基于高級(jí)氧化處理壓載水技術(shù)要求,依據(jù)大氣壓強(qiáng)電場(chǎng)放電規(guī)�；苽涓邼舛然钚匝趿Ｗ拥募夹g(shù)路線,開(kāi)展了分區(qū)激勵(lì)式大氣壓非平衡等離子體反應(yīng)器陣列研究,結(jié)果表明：(1)利用大氣壓非對(duì)稱電極結(jié)構(gòu)介質(zhì)阻擋放電,在高激勵(lì)電壓下可以產(chǎn)生微流注與微類輝光交替促成放電模式,微流注存在于激勵(lì)電壓的正半周期,微類輝光存在于激勵(lì)電壓的負(fù)半周期,微流注頭部動(dòng)態(tài)強(qiáng)電場(chǎng)與微類輝光陰極位降區(qū)持續(xù)強(qiáng)電場(chǎng)在放電間隙內(nèi)的協(xié)同作用,增強(qiáng)了放電間隙內(nèi)局部強(qiáng)電場(chǎng)的時(shí)空分布,有利于提高活性氧粒子的產(chǎn)生效率；(2)通過(guò)應(yīng)用非對(duì)稱電極結(jié)構(gòu)與高電壓激勵(lì),可以促使大氣壓非平衡等離子體反應(yīng)器工作在微流注與微類輝光交替促成放電模式,在時(shí)間和空間上強(qiáng)化了放電間隙內(nèi)的局部電場(chǎng)；通過(guò)對(duì)電極表面進(jìn)行預(yù)氧化處理,增加了反應(yīng)器電極表面抗氧化性,延長(zhǎng)了反應(yīng)器電極壽命,提高了放電穩(wěn)定性�；谝陨蟽�(yōu)化,大氣壓非平衡等離子體反應(yīng)器制備活性氧粒子的最高濃度可達(dá)165 g/m3,最高產(chǎn)量達(dá)41.9g/h,單位放電面積產(chǎn)量達(dá)1130g/m2·h；(3)通過(guò)建立分區(qū)激勵(lì)方法,將系統(tǒng)諧振參量(變壓器漏感與反應(yīng)器等效電容)分散到由小型高頻高壓變壓器和大氣壓非平衡等離子體反應(yīng)器組成的分區(qū)激勵(lì)單元中,實(shí)現(xiàn)了在反應(yīng)器陣列規(guī)模尺度增加的同時(shí),保證系統(tǒng)固有諧振頻率不變,放電系統(tǒng)仍然可以工作在原有較高的頻率,解決了大氣壓非平衡等離子體反應(yīng)器陣列規(guī)模尺度放大效應(yīng)問(wèn)題；(4)通過(guò)設(shè)計(jì)大功率逆變器與小型高頻高壓變壓器研制了大氣壓非平衡等離子體反應(yīng)器陣列分區(qū)激勵(lì)電源。大功率逆變器主電路采用IGBT開(kāi)關(guān)器件組成的全橋逆變電路,通過(guò)PWM控制策略對(duì)輸出功率和頻率進(jìn)行調(diào)控,輸出頻率范圍為5N11 kHz,最大輸出功率為20 kW,可同時(shí)驅(qū)動(dòng)40臺(tái)大氣壓非平衡等離子體反應(yīng)器；小型高頻變壓器設(shè)計(jì)充分考慮了高頻高壓激勵(lì)的特點(diǎn),使用頻率范圍為5-11kHz,最高輸出電壓為10kV；(5)基于分區(qū)激勵(lì)方法,利用大氣壓非平衡等離子體反應(yīng)器與小型高頻變壓器組成分區(qū)激勵(lì)單元,將24組分區(qū)激勵(lì)單元陣列并接于一臺(tái)大功率逆變器上,研制了分區(qū)激勵(lì)式大氣壓非平衡等離子體反應(yīng)器陣列。在實(shí)際工程應(yīng)用模式下,該反應(yīng)器陣列首次實(shí)現(xiàn)在8 kHz以上的工作頻率下運(yùn)行,保證了活性氧粒子的規(guī)�；苽�,制得活性氧粒子濃度可達(dá)110.9 g/m3,產(chǎn)量可達(dá)443.6 g/h：同常規(guī)裝置相比,其體積大幅減小,工作頻率大幅提高(由1 kHz左右提升至8kHz以上),激勵(lì)電壓大幅降低(由10～30 kV降低至2～4 kV),為高級(jí)氧化壓載水處理系統(tǒng)的研制提供了核心技術(shù)裝置。
【關(guān)鍵詞】：介質(zhì)阻擋放電 流注放電 微類輝光放電 等離子體反應(yīng)器 高頻高壓電源
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U664.92
【目錄】：

• 創(chuàng)新點(diǎn)摘要5-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第1章 緒論13-42
• 1.1 研究背景13-20
• 1.1.1 船舶壓載水搭乘外來(lái)海洋生物的危害13
• 1.1.2 有關(guān)壓載水處理的立法公約與技術(shù)導(dǎo)則13-15
• 1.1.3 船舶壓載水處理方法15-17
• 1.1.4 基于大氣壓強(qiáng)電場(chǎng)放電的高級(jí)氧化技術(shù)處理壓載水方法17-20
• 1.2 大氣壓介質(zhì)阻擋放電研究進(jìn)展綜述20-40
• 1.2.1 大氣壓介質(zhì)阻擋放電20-22
• 1.2.2 大氣壓介質(zhì)阻擋放電模式22-29
• 1.2.3 大氣壓強(qiáng)電場(chǎng)放電及其對(duì)等離子體化學(xué)反應(yīng)的影響29-32
• 1.2.4 大氣壓介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)32-35
• 1.2.5 大氣壓介質(zhì)阻擋強(qiáng)電場(chǎng)放電反應(yīng)器構(gòu)成技術(shù)難點(diǎn)35-37
• 1.2.6 大氣壓介質(zhì)阻擋放電激勵(lì)技術(shù)37-40
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容40-42
• 第2章 大氣壓微流注與微類輝光交替促成放電模式42-69
• 2.1 引言42
• 2.2 實(shí)驗(yàn)裝置與診斷方法42-45
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)裝置42-43
• 2.2.2 診斷與檢測(cè)方法43-45
• 2.3 微流注與微類輝光交替促成放電45-63
• 2.3.1 微流注放電現(xiàn)象45-46
• 2.3.2 微流注與微類輝光交替促成放電現(xiàn)象46-51
• 2.3.3 微流注與微類輝光交替促成放電模式形成機(jī)理51-56
• 2.3.4 微流注與微類輝光交替促成放電中的微流注特性56-60
• 2.3.5 微流注與微類輝光交替促成放電中的微類輝光特性60-63
• 2.4 微放電通道相互作用63-67
• 2.4.1 微放電通道相互作用64-67
• 2.4.2 三微放電通道相互作用67
• 2.5 本章小結(jié)67-69
• 第3章 大氣壓非平衡等離子體反應(yīng)器優(yōu)化69-98
• 3.1 引言69
• 3.2 大氣壓非平衡等離子體反應(yīng)器結(jié)構(gòu)69-74
• 3.2.1 大氣壓非平衡等離子體反應(yīng)器結(jié)構(gòu)69-71
• 3.2.2 高性能Al_2O_3薄電介質(zhì)層71-72
• 3.2.3 電極的局部電場(chǎng)強(qiáng)化72-73
• 3.2.4 電極材料的抗氧化性能73-74
• 3.3 大氣壓非平衡等離子體反應(yīng)器工作特性74-88
• 3.3.1 大氣壓非平衡等離子體反應(yīng)器活性氧發(fā)生實(shí)驗(yàn)74-75
• 3.3.2 大氣壓非平衡等離子體反應(yīng)器電學(xué)特性變化75-78
• 3.3.3 強(qiáng)電場(chǎng)放電對(duì)接地電極表面的影響78-85
• 3.3.4 強(qiáng)電場(chǎng)放電對(duì)電介質(zhì)層表面的影響85-88
• 3.4 大氣壓非平衡等離子體反應(yīng)器優(yōu)化途徑88-90
• 3.5 大氣壓非平衡等離子體反應(yīng)器性能影響因素90-97
• 3.5.1 反應(yīng)器性能測(cè)試90-94
• 3.5.2 冷卻溫度對(duì)反應(yīng)器性能影響94-95
• 3.5.3 原料氣體含水量對(duì)反應(yīng)器性能影響95-96
• 3.5.4 放電通道長(zhǎng)度對(duì)等離子體化學(xué)反應(yīng)的影響96-97
• 3.6 本章小結(jié)97-98
• 第4章 大氣壓非平衡等離子體反應(yīng)器陣列分區(qū)激勵(lì)技術(shù)98-118
• 4.1 引言98
• 4.2 大氣壓非平衡等離子體反應(yīng)器等效電路及系統(tǒng)諧振特性分析98-107
• 4.2.1 大氣壓非平衡等離子體反應(yīng)器模塊負(fù)載特性98-103
• 4.2.2 負(fù)載等效電路諧振特性分析103-107
• 4.3 大氣壓非平衡等離子體反應(yīng)器組合工作特性107-108
• 4.4 大氣壓非平衡等離子體反應(yīng)器陣列尺度放大效應(yīng)與分區(qū)激勵(lì)調(diào)控方法108-111
• 4.5 放電系統(tǒng)參數(shù)對(duì)諧振頻率的影響111-117
• 4.5.1 變壓器漏感的影響112-114
• 4.5.2 反應(yīng)器等效電容的影響114-116
• 4.5.3 品質(zhì)因數(shù)的影響116-117
• 4.6 本章小結(jié)117-118
• 第5章 大氣壓非平衡等離子體反應(yīng)器陣列分區(qū)激勵(lì)電源設(shè)計(jì)118-129
• 5.1 引言118
• 5.2 大功率逆變器設(shè)計(jì)118-124
• 5.2.1 大功率逆變器主電路設(shè)計(jì)118-120
• 5.2.2 大功率逆變器驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)120-123
• 5.2.3 大功率逆變器及其輸出特性123-124
• 5.3 小型高頻變壓器設(shè)計(jì)124-128
• 5.3.1 磁芯材料和結(jié)構(gòu)124-126
• 5.3.2 參數(shù)設(shè)計(jì)126-128
• 5.3.3 小型高頻變壓器及其輸出特性128
• 5.4 本章小結(jié)128-129
• 第6章 分區(qū)激勵(lì)式大氣壓非平衡等離子體反應(yīng)器陣列及效能129-146
• 6.1 引言129
• 6.2 分區(qū)激勵(lì)式大氣壓非平衡等離子體反應(yīng)器陣列的設(shè)計(jì)與組成129-131
• 6.3 分區(qū)激勵(lì)式大氣壓非平衡等離子體反應(yīng)器陣列測(cè)試方法131
• 6.4 分區(qū)激勵(lì)式大氣壓非平衡等離子體反應(yīng)器工作頻率設(shè)定131-134
• 6.5 分區(qū)激勵(lì)單元對(duì)逆變器輸出的影響134-142
• 6.5.1 分區(qū)激勵(lì)式大氣壓非平衡等離子體反應(yīng)器陣列諧振參量失配134-136
• 6.5.2 諧振參量失配原因分析136-140
• 6.5.3 分區(qū)激勵(lì)式大氣壓非平衡等離子體反應(yīng)器陣列諧振參量?jī)?yōu)化140-142
• 6.6 分區(qū)激勵(lì)式大氣壓非平衡等離子體反應(yīng)器陣列效能142-144
• 6.7 本章小結(jié)144-146
• 結(jié)論與展望146-148
• 結(jié)論146-147
• 展望147-148
• 參考文獻(xiàn)148-160
• 攻讀學(xué)位期間學(xué)術(shù)成果160-164
• 致謝164-166
• 作者簡(jiǎn)介166

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2 梁文俊;豆寶娟;李堅(jiān);竹濤;李依麗;金毓\，

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