论文部分内容阅读
随着臭氧在工业生产和日常生活的广泛应用,臭氧的需求量越来越高,带动臭氧的工业化生产进程,由于臭氧产生效率低,其应用推广受到限制。在脉冲放电臭氧合成中,O和O3合成过程主要发生在流光击穿形成的微通道中,探究微通道的流场变化情况和沿面介质阻挡放电臭氧合成过程的影响因素,越来越受到人们的重视。本文一方面模拟研究了放电室内存在单微通道、双微通道和27微通道同时放电以及微通道滞后放电时放电室温度场的变化情况,得到相邻微通道间隔距离的和进气气流速度的取值范围和滞后时间对温度场的影响;另一方面实验研究了沿面介质阻挡放电臭氧合成特性的影响因素,包括放电电压,放电频率,进口空气流量和进气方向等因素分别对臭氧浓度和臭氧产率的影响,得到沿面介质阻挡放电中有利于臭氧产生的条件。具体如下:(1)首先模拟得到单微通道内所有热载体粒子的运动速度并不均匀,当绝大部分高温(>400K)热载体到达下极板所需要的时间是匀速热载体粒子达到下极板所需时间的2.4倍,确定流光发展至形成所用时间为2.4ns,此时微通道近下极板区域沿进气气流方向衰减;双微通道之间形成交汇区域影响整个温度场分布,间隔距离减半,交汇区域温度场开始出现叠加现象提前至0.2ns,间隔距离的增加,会减弱微通道之间在交汇区域的温度场叠加从而使微通道之间温度场相互影响程度降低,确定相邻间隔距离范围为0.5L-L,L=0.185mm;(2)研究微通道体中间截面沿进气气流方向和垂直进气气流方向温度场和速度场的分布,得到速度场通过气流绕流对不同区域温度场进行强化传热;研究气流流速范围对温度场的影响,流速范围为0.1m/s-0.2m/s更有研究意义。(3)研究相邻微通道滞后放电时间范围在0.2ns-2.3ns时温度场变化情况。间隔时间为1.2ns,此时滞后通道流光发展为1.2ns,对先放电微通道温度影响情况大,使其平均温度在整个时间段最低;相邻微通道距离减半时,滞后放电的时间的微通道温度下降趋势由线性变为凸起弧线分布。(4)实验研究中电压取5KV,频率为6Hz,气体流量在1 L/min-2 L/min内有利于同时获得较高的臭氧浓度和臭氧产率;改变后的进气方向有利于臭氧合成。