脉冲等离子技术

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1、EfficientEnergyDeliveryConditionfromPulseGenerationCircuittoCoronaDischargeReactor从脉冲产生电路到电晕放电反应器有效能量传输条件刊名：作者：Y.S.MokPlasmaChemistryandPlasmaProcessing等离子体化学与等离子体处理DepartmentofChemicalEngineering,ChejuNationalUniversity,SouthKorea1引言现在，人们非常关注SO2和NOx的排放量，也在研究这些废气的清洁技术。脉冲

2、电晕放电方法就是一种能同时从各种气流中去除SO2和NOx的新技术。本文介绍正极性电晕放电。1.1电晕放电电晕放电的形成机制因尖端电极的极性不同而有区别分为正极性和负极性电晕放电负极性电晕放电：当电子引起碰撞电离后，电子被驱往远离尖端电极的空间，并形成负离子，在靠近电极表面则聚集起正离子。电场继续加强时，正离子被吸进电极，此时出现一脉冲电晕电流，负离子则扩散到间隙空间。若电压继续升高，电晕电流的脉冲频率增加、幅值增大，转变为负辉光放电。电压再升高，出现负流注放电，因其形状又称羽状放电或称刷状放电。当负流注放电得以继续发展到对面电极时，即导

3、致火花放电，使整个间隙击穿。正极性电晕放电：在尖端电极附近分布着正离子，但不断被斥向间隙空间，而电子则被吸进电极，同样形成重复脉冲式电晕电流。电压继续升高时，出现流注放电，并可导致间隙击穿。1.2正电晕放电去除废气原理正电晕脉冲放电是由施加在非均匀的电极几何体上的快速上升窄正高压脉冲产生的。电晕放电产生的电子能量大小在5-10eV。自由电子在漂移的时候与中性的气体分子碰撞失去能量并发生化学反应形成化学活性的物质，最终去除气体污染物。1.3论文解决的问题脉冲电晕放电去除NOx和SO2的实验装置主要有脉冲电源和反应器负载装置两部分组成在这种

4、方法中的一个重要的问题就是提高从脉冲发生装置到反应器负载的能量传输效率。设计脉冲发生电路的时候就要考虑脉冲发生电路与反应器负载的匹配问题脉冲放电的原理是基于脉冲形成电容的充电和反应器负载的放电。脉冲形成电容在脉冲发生电路中起着关键的作用，理论上说，为了把所有的储存电荷都传输到反应器装置，脉冲形成的电容值应该等于反应器的电容值。实际上，反应器的电容在电晕形成前与电晕形成过程中是不同的因此，考虑到反应器的电容变化，为了获得最大的能量传输，我们有必要确定脉冲形成的电容值。在这篇论文中，我们研究了脉冲形成的电容值与能量传输效率的关系。实验结果分

5、析了获得最大能量传输条件的脉冲形成电容与反应器初始电容比值。通过分析电压和电流波形评估电晕形成过程中电容的改变。在最佳的能量传输条件下，去除气体的能量损耗应该是最小的。2实验和结果分析2.1实验装置电晕放电反应器是线板电极结构如图1。线和板都是不锈钢的，正极高压联到线上，板接地，线的直径是0.8mm，板的高度是90mm，板的有效长度是810mm，2块板之间的距离30mm，线以15mm间隔放在2块板之间。火花隙脉冲电压发生装置：负直流高压电源对脉冲形成电容Cp充电。当电容两端的电压达到火花隙电极击穿电压，Cp储存的电荷通过杂散电感向反应器

6、电极装置充电。当线和板两端电压超过起晕值，一段时间后线电晕放电（有滞后）。起晕之前反应器是一个电容，但是它应当看作是可变电容和电阻并联。我们改变脉冲形成电容值从226pF到3.01nF寻求最大电能传输条件。2.2电压和电流测量电压和电流分别通过加在线和板探头测量。测量的电流是电容和电晕电流的和。电压测量：用数字示波器（LeCroy9361)使用直流分压1000:1+_3%变比的高压探头测量，带宽和采样比是300MHz和2.5GS/s。电流测量：使用了电流变压器(TektronixCT-4),电流探头(TektronixA6302，频率达

7、到50MHz），电流放大器(TektronixAM503B)。CT-4电流变压器拓展了电流探头的测量能力。电流探头与电流放大器相连，电流放大器放大了电流探头感应的电流，并把电流转变成相应比例的电压，这个电压在示波器上可以看到。因为火花隙脉冲发生装置的特性，每个发出的脉冲波形有细微的不同，因此为了精确的分析，至少需要一千个波形均化。2.3气体下面做的是去除NO的实验。，在反应器入口通过流量控制器(MKS1179)包含2%水蒸气和5%的NO和N2的空气导入到电晕放电反应器装置控制NO的浓度，浓度被调整为300+-5ppm（4.9X1015分

8、子/立方厘米）（体积单位），混合气体的流速是1.2m3/hr，反应器温度保持在50度。在这样实验条件下，没有电晕放电只是因为混合气体中的氧气，大约10%的NO在通过反应器时被氧化成NO2。脉冲的频率从10到