兩相體放電實(shí)驗(yàn)和仿真研究及其在環(huán)保中的應(yīng)用初探.pdf

1、多相體放電的現(xiàn)象既存在于某些自然現(xiàn)象中，又是等離子體用于材料處理和環(huán)境污染物處理時(shí)一種極方便的形式。但長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)外關(guān)于混合兩相體/多相體放電現(xiàn)象的系統(tǒng)研究未見(jiàn)報(bào)道。本文以空氣—固體混合兩相體為研究對(duì)象，系統(tǒng)地研究了固相物占空比、介電常數(shù)、放電間隙、外加電壓極性和種類(lèi)對(duì)氣固兩相體擊穿和起暈電壓的影響；采用自編程序?qū)︻w粒物對(duì)放電發(fā)展過(guò)程的影響進(jìn)行了理論計(jì)算。研究成果包括如下幾點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，氣固混合兩相體的正極性擊穿電壓大于空氣的擊穿電

2、壓，負(fù)極性擊穿電壓則相反；其擊穿存在極性效應(yīng)，在長(zhǎng)放電間隙、高占空比時(shí)，負(fù)極性的擊穿電壓低于正極性的。隨著占空比增大，該極性效應(yīng)越明顯，出現(xiàn)得越早；實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，不論是直流還是交流電壓，占空比大的氣固混合兩相體擊穿電壓值總是低于占空比小的。固相物介電常數(shù)大的擊穿電壓低。交流下，氣固混合兩相體的擊穿電壓大于單純空氣的擊穿電壓。根據(jù)占空比不同和放電間隙不同，擊穿在交流電壓的正、負(fù)半波都可以發(fā)生。隨著放電間隙的增大，氣固混合兩相體的起暈電壓有從

3、高于單純空氣間隙的起暈電壓向低于單純空氣間隙的起暈電壓轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)，占空比越大其趨勢(shì)越明顯，正極性比負(fù)極性明顯；直流電壓下，氣固混合兩相體的起暈電壓存在極性效應(yīng)，不同的占空比下存在不同的極性效應(yīng)；不論是直流還是交流電壓下，占空比大的氣固混合兩相體的起暈電壓低，固相物介電常數(shù)大的起暈電壓低。交流電壓下，占空比高的兩相體在正半波起暈，低的則相反，其規(guī)律與兩相體直流起暈的極性效應(yīng)相吻合。對(duì)氣固混合兩相體中顆粒介質(zhì)對(duì)放電發(fā)展過(guò)程的影響進(jìn)行了數(shù)值計(jì)

4、算，分析了顆粒物的存在對(duì)放電中各種粒子密度的空間分布和變化對(duì)流注發(fā)展過(guò)程的影響，計(jì)算了氣固混合兩相體放電過(guò)程中電場(chǎng)強(qiáng)度的分布及變化規(guī)律，得到如下結(jié)果：顆粒介質(zhì)對(duì)電場(chǎng)存在畸變作用，在正極性電壓下，顆粒表面荷正電荷；隨著放電時(shí)間的推移，顆粒表面荷正電荷的區(qū)域逐漸擴(kuò)大；在顆粒表面附近，流注運(yùn)動(dòng)方向不再是沿著放電對(duì)稱(chēng)軸，而是緊貼著顆粒表面移動(dòng)；隨著流注與顆粒介質(zhì)的相對(duì)位置不同，流注頭部?jī)綦姾擅芏瘸尸F(xiàn)不同的變化趨勢(shì)；流注的發(fā)展速度和發(fā)展進(jìn)程由顆粒

5、介質(zhì)的物性和其空間位置共同決定；數(shù)值計(jì)算結(jié)果能較好地解釋氣固混合兩相體擊穿、起暈電壓與單純空氣間隙放電的不同之處。最后，本文在探索混合多相體的應(yīng)用上還進(jìn)行了些探索性的工作，利用氣液兩相體脈沖電暈放電在脫除煙氣中SO2的同時(shí)對(duì)焦化廢水進(jìn)行了處理。其結(jié)果有助于開(kāi)拓多相體放電在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，并可能為綜合鋼鐵企業(yè)的煙氣脫硫和焦化廢水處理提供一種新思路。本文進(jìn)行的研究為了解氣固兩相體的絕緣特性和擊穿過(guò)程積累了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，也可以為多相體放電的應(yīng)用提