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一种水中大体积电晕放电反应器放电特性研究

作　者: 刘贵师
导　师: 温小琼
学　校: 大连理工大学
专　业: 等离子体物理
关键词: 水中高压脉冲放电流光长度大体积污水处理
分类号: TM832
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

完全浸泡在水中的两个电极上加高电压脉冲,电极间隙中会产生放电。一般而言,水中高压脉冲放电引发复杂的物理化学过程,如高电场、紫外线辐射、气泡、冲击波和OH自由基等化学活性物种的形成。最引人注目的是它的化学过程,近年来水中高压脉冲放电在污水处理方面的应用前景受到广泛的关注。由于水的相对介电常数和密度较高,在水中放电所需的电场强度在1MV/cm量级。大多数的研究都是使用针-板电极结构来实现水中放电,但是这种电极结构不适合大规模的工业应用。为了将水中放电污水处理技术推向实用阶段,研制能够在较低电压情况下产生大体积水中放电的反应器有重要意义。我们实验室开发一种同轴棒-筒电极结构,能够实现水中大体积电晕放电。该棒电极由一根直径3 mm的不锈钢螺丝制作而成,螺丝外面套了一连串长2.5 mm、厚0.5 mm的绝缘圆环。利用光学和电学诊断手段,研究了该棒-筒电极电晕放电的特性,并考察了水电导率对放电的影响。本文主要研究结果如下：(1)水的电导率对放电电特性有显著的影响。测量电流最大值随着电导率增大而增高,水电导率为50μS/cm时,测量电流最大值约12A,当电导率增高到200μS/cm时,电流增大到约22 A。单个脉冲消耗的能量也随着电导率的增加而升高,从～0.14 J升高至～0.24 J。放电起始电压随着电导率升高呈下降趋势,随着电导率的增加从～26.9 kV下降至～23.9 kV。(2)放电是从两个相邻绝缘环的缝隙处产生。单个放电脉冲下,从多个缝隙产生放电,每个缝隙有一个或几个放电起始位点,每个放电位点生长出多根放电流光。水电导率50μS/cm时,放电流光的平均最大长度为～9 mm,当电导率提高到200μS/cm,流光缩短至～6 mm。放电缝隙数的平均值随着电导率的增大从～5个减少至～3个(3)根据放电的时间演化照片,测量了水中流光传播速度。结果显示,流光的速度在传播过程中保持恒定,约为30 km/s。水电导率对流光传播速度没有影响。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-17
  1.1 水中高压脉冲电晕放电及其应用  8-10
  1.2 水中高压脉冲大体积放电反应器的研究状况  10-15
  1.3 本研究的目的和研究内容  15-17
2 实验设备与技术  17-22
  2.1 棒-筒电极结构  17-18
  2.2 大体积放电实验装置  18-19
  2.3 高压脉冲功率源  19
  2.4 超高速光学诊断系统  19-21
  2.5 水中脉冲放电电特性测量设备  21-22
3 水中高压脉冲大体积放电实验结果和讨论  22-37
  3.1 放电电压和电流特性  22-26
  3.2 放电流光的形貌特性  26-31
    3.2.1 放电流光的形貌  26-28
    3.2.2 放电流光的最大长度  28-29
    3.2.3 流光放电的起始位点数  29-31
  3.3 放电流光传播速度  31-37
结论  37-38
展望  38-39
参考文献  39-42
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  42-43
致谢  43-44

一种水中大体积电晕放电反应器放电特性研究

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