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)境污染物處理時一種極方便的形式。但長期以來，國內(nèi)外關(guān)于混合兩相體/多相體放電現(xiàn)象的系統(tǒng)研究未見報道。本文以空氣—固體混合兩相體為研究對象，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對氣固兩相體擊穿和起暈電壓的影響；采用自編程序?qū)︻w粒物對放電發(fā)展過程的影響進(jìn)行了理論計算。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)，在長放電間隙、高占空比時，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，占空比越大其趨勢越明顯，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。對氣固混合兩相體中顆粒介質(zhì)對放電發(fā)展過程的影響進(jìn)行了數(shù)值計

4、算，分析了顆粒物的存在對放電中各種粒子密度的空間分布和變化對流注發(fā)展過程的影響，計算了氣固混合兩相體放電過程中電場強(qiáng)度的分布及變化規(guī)律，得到如下結(jié)果：顆粒介質(zhì)對電場存在畸變作用，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)動方向不再是沿著放電對稱軸，而是緊貼著顆粒表面移動；隨著流注與顆粒介質(zhì)的相對位置不同，流注頭部凈電荷密度呈現(xiàn)不同的變化趨勢；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的同時對焦化廢水進(jìn)行了處理。其結(jié)果有助于開拓多相體放電在各個領(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