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介质阻挡放电冷等离子体去除NO的研究

作　者: 张旭东
导　师: 赵文华
学　校: 清华大学
专　业: 动力工程及工程热物理
关键词: 尾气排放 NO_x 冷等离子体介质阻挡放电
分类号: X734.2
类　型: 博士论文
年　份: 2003年
下　载: 431次
引　用: 9次
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内容摘要

随着汽车尾气排放在污染源中所占比例的日益增长,研究如何降低汽车尾气中各种有害成份,尤其是NOx的排放,已成为目前的一个热点。由于冷等离子体在净化空气污染方面的高效率、低能耗等独特优点,逐渐引起了研究者广泛的关注。本文比较分析了各种放电模式和反应器结构的优缺点,阐明了介质阻挡放电冷等离子体用于汽车尾气排放净化的优势。针对N2/NO混合气系统,建立了高能电子去除NO的化学反应模型。根据数值模拟结果,对数学模型进行量级分析,据此提出合理的简化模型,得到了有高能电子参与的N2/NO纯粹化学反应系统中,NO粒子数密度随时间变化的解析解,可作为进一步分析的基础。设计建立了一套可以安全操作的实验系统,系统研究了气体流量、NO初始浓度、放电电压与添加O2等对NO去除率的影响。实验结果表明,介质阻挡放电可以比较高效地去除NO,产物是N2和O2。气体流量的增大和NO初始浓度的提高会降低NO的去除率,而放电电压升高将提高NO的去除率,但随着电压的持续升高,这种增长的趋势将趋于平缓。添加O2会降低NO的去除率。系统研究了放电管各种本征因素对去除NO的影响。结果表明:介质层材料的介电常数越大,厚度越薄,越有助于提高NO的去除率;对于中心电极直径和介质层的内径,应该存在最佳尺寸使得NO的去除率达到最佳;放电区长度延长,也可以提高NO去除效率。建立了介质阻挡放电管去除NO的理论模型。考虑O2生成与放电时间的影响,对模型做了进一步的修正。改进后的模型可以很好地解释实验结果。采用此模型,可以系统分析各种因素对介质阻挡放电去除NO效率的影响。在前述实验和理论分析的基础上,改变介质层的位置,在保持放电管总体尺寸不变的情况下,大幅度提高了NO的去除率。

全文目录

中文摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章引言  9-27
  1.1 环境污染概述  9-11
  1.2 汽车尾气排放污染简介  11-13
  1.3 汽车排放尾气污染控制技术  13-14
  1.4 冷等离子体去除污染技术综述  14-24
  1.5 本文研究的主要内容  24-25
  1.6 课题的主要特点和创新  25-27
第二章气体放电等离子体及其去除 NO 机理分析  27-39
  2.1 气体放电机理简述  27-29
  2.2 气体放电等离子体的特点  29-30
  2.3 放电形式和反应器结构的选取  30-32
  2.4 冷等离子体去除 NO 简化反应模型  32-37
  2.5 小结  37-39
第三章实验系统的建立与介质阻挡放电去除 NO 实验  39-53
  3.1 实验系统  39-41
  3.2 实验条件与流程  41-42
  3.3 实验结果  42-51
  3.4 小结  51-53
第四章放电管特征参数对 NO 去除率的影响  53-62
  4.1 实验条件与流程  53
  4.2 实验结果  53-61
  4.3 小结  61-62
第五章介质阻挡放电管去除 NO 简化理论模型  62-87
  5.1 模型的建立  62-65
  5.2 模型预测与实验数据对比  65-72
  5.3 考虑O_2生成的影响对模型进行修正  72-77
  5.4 考虑放电时间对模型进行修正  77-79
  5.5 放电管本征因素对 NO 去除率影响的理论分析  79-85
  5.6 小结  85-87
第六章介质层位置对 NO 去除率的影响  87-93
  6.1 放电管改进的分析  87-89
  6.2 放电管改进后的实验结果  89-92
  6.3 小结  92-93
第七章全文总结与研究展望  93-96
  7.1 全文总结  93-94
  7.2 研究展望  94-96
参考文献  96-102
致谢  102
声明  102-103
个人简历、在学期间的科研成果和发表的学术论文  103
  个人简历  103
  学术论文  103

介质阻挡放电冷等离子体去除NO的研究

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