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DBD下甲烷燃烧强化的实验研究

作　者: 邹鑫
导　师: 张丹丹
学　校: 华中科技大学
专　业: 高电压与绝缘技术
关键词: 介质阻挡放电燃烧强化电压频率电场火焰光谱非平衡等离子体
分类号: TQ517.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 43次
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内容摘要

非平衡等离子体燃烧强化是指在燃料或者燃料与空气的混合气中进行气体放电,利用产生的非平衡等离子体的化学活性,改善燃料的点火性能,提高燃烧速度、稳定性等的一种新技术。将介质阻挡放电作用于气体进行处理的技术已经运用几十年,甚至上百年,但是对非平衡等离子体燃烧强化方面的研究很少,国外也是近几年才出现了相关的报道,而且对非平衡等离子体燃烧强化的机理以及在作用过程中的产物好多理论还处于猜测阶段,需要做的研究工作还很多。本文利用一种同轴介质阻挡放电结构对甲烷进行放电,采用介质阻挡放电的方法产生非平衡等离子体对甲烷气体进行活化,然后将处理后的甲烷与空气混合、燃烧,对甲烷的燃烧特性进行了初步的研究。本文的主要工作和研究成果包括:设计和搭建了放电实验装置,该装置包括放电器、燃烧器、供气部分、高压电源和测试仪器部分;对甲烷气体进行了多种频率下的介质阻挡放电处理,观察处理后的燃烧火焰形态,在电压逐步升高的情况下,研究电压对火焰的影响,以及通过各种频率下的对比得出频率对火焰的影响规律,结果表明电压和频率对火焰形态影响明显;然后本文在实验基础上分析放电达到的燃烧强化效果,介质阻挡放电对甲烷燃烧的影响主要表现在甲烷转化、着火下限下降、火焰传播速度加快等方面;在分析强化效果的基础上提出了与国外学者对于火焰结构变化分析的不同的想法,本文认为电场能加快甲烷空气混合过程,通过这个影响了燃烧强化,并进行了相关实验证明了这种想法的合理性;作了光谱实验并进行分析,包括电压和频率对火焰光谱的影响,结果表明光谱波段在放电后有较大提升,其中还发生了甲烷的转化为C2的反应,一些在甲烷燃烧过程中重要的光谱波段即OH、CH等自由基含量在放电后有较明显的提高。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 引言  8-15
  1.1 非平衡等离子体燃烧强化概述  8-9
  1.2 非平衡等离子体燃烧强化研究的意义  9
  1.3 国内外研究现状  9-13
  1.4 本文研究内容  13-15
2 介质阻挡放电  15-20
  2.1 介质阻挡放电概述  15-18
  2.2 介质阻挡低温等离子体的应用  18-19
  2.3 介质阻挡放电影响化学反应的过程  19-20
3 非平衡等离子体燃烧强化  20-26
  3.1 非平衡等离子体燃烧强化机理  20-23
  3.2 非平衡等离子体燃烧强化效果  23-26
4 实验装置  26-30
  4.1 放电燃烧装置  26-27
  4.2 测量装置  27-30
5 甲烷燃烧强化的实验研究  30-36
  5.1 火焰的结构变化  30-32
  5.2 火焰颜色变化  32-33
  5.3 燃烧强化分析  33-36
6 介质阻挡放电加快燃料混合过程  36-41
  6.1 边缘电场的计算  36-37
  6.2 消除边缘电场对混合区的影响  37-38
  6.3 加接管情况下火焰结构的变化及分析  38-39
  6.4 边缘电场加快燃料和空气的混合  39-41
7 燃烧强化的光谱研究  41-50
  7.1 光谱测试原理  41-42
  7.2 甲烷空气预混火焰发射光谱特点  42-43
  7.3 光谱测量结果  43-48
  7.4 基于光谱的放电强化作用分析  48-50
8 结语  50-52
致谢  52-53
参考文献  53-57
附录攻读硕士学位期间发表论文情况  57

DBD下甲烷燃烧强化的实验研究

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