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脉冲电弧放电合成一氧化氮的等离子体温度控制实验研究

作　者: 陈卫鹏
导　师: 胡辉
学　校: 华中科技大学
专　业: 高电压与绝缘技术
关键词: 等离子体温度控制脉冲电源发射光谱
分类号: TM832
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文针对空气脉冲电弧放电合成NO过程中有害NO2产生的问题,开展了系列实验研究。实验研究了电弧电流大小、放电频率和放电功率等因素,对空气脉冲电弧放电等离子体温度的影响;利用光谱测量技术,测量了电弧放电等离子体发射光谱,得出了空气脉冲电弧放电等离子体温度随放电电流、放电频率和放电功率等因素变化的规律。在此基础上,研究了放电等离子体电弧温度对产物NO和NO2浓度的影响。全文研究结论如下:1、通过对电感储能电源和电容储能电源的对比实验研究发现:对于电感储能电源,可以通过调节放电电流和放电频率两种方法控制等离子体温度;对于电容储能电源,可以使用控制电容初始储能电压值和储能电容大小的方法控制等离子体温度。2、调节放电电流和放电频率,以及控制电容初始储能电压值和储能电容,均能较好的控制等离子体的温度,控制手段和控制结果之间存在良好的线性关系;等离子体的温度随放电电流、放电频率和电容的增大而增高。3、分析了空气电弧放电的发射光谱图,在放电谱线中,O2+(336.231nm)的谱线强度最大,且谱线强度与等离子体温度成正比关系。采用Fe的三条特征谱线(379.50nm,423.88nm,428.24nm)计算等离子体温度,计算等离子体温度的过程中线性拟合度好(>0.99),从另一个侧面说明实验结果的准确性。4、对谱线O (394.7nm)做Lorentz曲线拟合,利用Stark半高宽计算不同放电条件下等离子体的电子密度。5、实验结果表明,等离子体温度越高,NO浓度越高,NO2浓度越低。因此,通过控制放电等离子体温度,可以实现脉冲电弧放电合成NO混合气体中NO2/NO< 5%的医用目的。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-19
  1.1 等离子体的定义  9-10
  1.2 等离子体的参数  10-11
  1.3 空气中的氮循环  11-12
  1.4 控制等离子体温度的意义  12-15
  1.5 控制等离子体温度的研究现状  15-18
  1.6 本文的研究内容  18-19
2 等离子体温度诊断原理及实验方法  19-33
  2.1 常用的等离子体温度诊断方法  19-20
  2.2 光谱诊断的原理  20-22
  2.3 发射光谱法计算等离子体温度的方法  22-24
  2.4 等离子体电子密度的计算  24-27
  2.5 等离子体电弧发生装置与光谱测量装置  27-31
  2.6 光谱仪的校正  31-32
  2.7 其它实验设备  32-33
3 电感储能电源与等离子体温度控制  33-51
  3.1 电感储能电源原理  34-37
  3.2 通过控制电弧电流的方法控制电子温度的研究  37-43
  3.3 通过改变放电频率的方法控制电子温度的研究  43-49
  3.4 电子密度的测量  49-51
4 电容储能脉冲电源中等离子体温度的控制  51-64
  4.1 电容储能脉冲电源原理  51-54
  4.2 通过控制电容充电电压的方法控制电子温度的研究  54-58
  4.3 通过控制充电电容值的方法控制电子温度的研究  58-62
  4.4 电子密度的计算  62-64
5 温度与电弧放电产物浓度的关系  64-68
6 全文总结  68-70
  6.1 结论  68-69
  6.2 建议  69-70
致谢  70-71
参考文献  71-76
附录攻读学位期间发表论文  76

脉冲电弧放电合成一氧化氮的等离子体温度控制实验研究

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