臭氧產(chǎn)生過程是一個(gè)耗能過程,較高的能耗成為限制臭氧進(jìn)一步推廣應(yīng)用的重要因素。目前商用臭氧發(fā)生器的能量利用效率不到20%,大部分輸入能量都以熱量形式散失,造成放電間隙的氣體溫度升高,加速臭氧分解。隨著對(duì)臭氧產(chǎn)生機(jī)理的深入研究,臭氧產(chǎn)率得到了一定的提高,但與熱化學(xué)理論值1226 g/kWh仍有較大差距。本文采用經(jīng)典熱力學(xué)的方法,分析了臭氧產(chǎn)生過程中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系,提出了不同工況下可能實(shí)現(xiàn)的臭氧產(chǎn)率極限,并通過數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)合的方法研究了溫度因素對(duì)臭氧產(chǎn)生過程的影響。獲得的主要結(jié)論如下:（1）為臭氧產(chǎn)生過程建立了詳細(xì)的熱力學(xué)模型,分別從總反應(yīng)和基元反應(yīng)兩個(gè)方面研究了臭氧的產(chǎn)率極限。僅考慮總反應(yīng)時(shí),臭氧產(chǎn)率極限隨原料氣體中的氧氣比例和氧氣轉(zhuǎn)化率的增加而升高,隨終態(tài)氣體溫度的升高而降低。當(dāng)氧氣轉(zhuǎn)化率10%,終態(tài)氣體溫度400 K時(shí),氧氣源和空氣源對(duì)應(yīng)的臭氧產(chǎn)率極限分別是921.22 g/kWh和487.54 g/kWh。從基元反應(yīng)考慮時(shí),臭氧的產(chǎn)率極限隨折合電場(chǎng)強(qiáng)度和氧氣轉(zhuǎn)化率的增大而上升,當(dāng)折合電場(chǎng)強(qiáng)度為300 Td,氧氣源和空氣源對(duì)應(yīng)的臭氧產(chǎn)率極限分別是238.92 g/kWh和191.1... 

【文章來源】：南昌大學(xué)江西省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：69 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

三種不同電極結(jié)構(gòu)示意圖

[57]建立了氧氣源電暈放電等離子體過程的放電模型和化子和不同反應(yīng)對(duì)臭氧產(chǎn)生過程的貢獻(xiàn)，并討論了氣體溫結(jié)果表明，氣體溫度變化影響臭氧產(chǎn)率和臭氧濃度主要體氣體溫度的變化會(huì)改變放電間隙的氣體密度，從而改變放；其次，眾多基元反應(yīng)的反應(yīng)速率是溫度的函數(shù)，溫度變的反應(yīng)速率。溫度升高時(shí)，臭氧濃度明顯降低，當(dāng)放電間 升高到 358 K 時(shí)，模擬獲得的臭氧濃度下降近一半，主要反應(yīng)速率隨溫度的升高而變大。等人[58]設(shè)計(jì)了三入三出的放電室結(jié)構(gòu)，以研究溫度因素和生過程的影響，具體結(jié)構(gòu)如圖 1.3 所示。當(dāng)三個(gè)進(jìn)出口分布很不均勻，溫度從高壓電極向低壓電極逐漸升高。口時(shí)，放電間隙內(nèi)的氣體溫度分布變得均勻，但是放電間進(jìn)出口都打開時(shí)要大。當(dāng)放電室輸入氣體溫度由15°C升的平均氣體溫度大幅升高，臭氧產(chǎn)率和放電電壓隨之降低口的選擇也會(huì)影響放電間隙的臭氧產(chǎn)生效果和放電電壓

圖 2.1 臭氧發(fā)生的熱力學(xué)過程先在恒溫恒壓條件下，部分氧氣分子轉(zhuǎn)化為臭氧分子，完成從初態(tài)化。這一過程中，部分電能直接用于臭氧合成，貯存在臭氧分子中定義為合成能 ES。緊接著，在恒壓條件下，氣體的溫度升高，完成態(tài)的變化。氣體的溫度的升高是由于能量耗散效應(yīng)的存在，大部分熱量，用來增加氣體內(nèi)能，這部分能量定義為耗散能 EQ。在這個(gè)模生器的邊界假設(shè)為絕熱的，且不對(duì)外做機(jī)械功，由能量守恒定律可的溫度會(huì)有大幅的升高。該熱力學(xué)模型中，參與反應(yīng)的混合氣體假設(shè)為理想氣體，氣體壓力a，輸入的原料氣體中氧氣和氮?dú)獾牧糠謩e假設(shè)為 1 mol 和 y mol。間態(tài)溫度和終態(tài)溫度分別定義為 T1、T1和 T2, 對(duì)應(yīng)狀態(tài)下的焓分H'和 H2。因此，臭氧產(chǎn)生過程中的合成能 ES和耗散能 EQ可以分S1E H' HEHH'Q2

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]混合放電臭氧發(fā)生的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模擬[J]. 魏林生,徐敏,章亞芳,胡兆吉.  高電壓技術(shù). 2016(03)
[2]圓管型介質(zhì)阻擋放電臭氧產(chǎn)生過程中的傳熱數(shù)值模擬[J]. 魏林生,胡兆吉,譚志洪,章亞芳,楊春.  高電壓技術(shù). 2012(01)
[3]O3氧化結(jié)合化學(xué)吸收同時(shí)脫硫脫硝的動(dòng)力學(xué)及熱力學(xué)研究[J]. 魏林生,章亞芳,胡兆吉.  環(huán)境污染與防治. 2011(08)
[4]臭氧的基礎(chǔ)研究及應(yīng)用進(jìn)展[J]. 李會(huì),于躍芹.  廣州化工. 2009(07)
[5]臭氧的應(yīng)用與進(jìn)展[J]. 宗旭,楊波,白希堯,王燕.  化工時(shí)刊. 2002(12)
[6]臭氧產(chǎn)生方法及其應(yīng)用[J]. 白希堯,張芝濤,白敏菂,沈麗.  自然雜志. 2000(06)
[7]提高臭氧發(fā)生器放電室效率的研究[J]. 魏旭,劉虹,解之鳳,吳維韓,李漢忠,龔琬如.  電工電能新技術(shù). 1998(02)

博士論文
[1]等離子體臭氧產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)與理論研究[D]. 魏林生.浙江大學(xué) 2008

碩士論文
[1]脈沖介質(zhì)阻擋放電臭氧產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換及溫度依賴[D]. 徐敏.南昌大學(xué) 2017
[2]介質(zhì)阻擋放電臭氧產(chǎn)生的傳熱及動(dòng)力學(xué)模擬[D]. 楊春.南昌大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3509067