Релаксационные процессы, инициируемые наносекундными разрядами в молекулярных газах

• Автор: Амиров, Равиль Хабибулович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 214 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
Глава I. Обзор литературы
1.1. Применение наносекундного разряда в виде высокоскоростных волн ионизации (ВВИ) для исследования релаксационных процессов
1.2. Ион-ионная рекомбинация при высоких концентрациях ионов
1.3. Исследования наносекундной стримерной короны
1.4. Применение неравновесной плазмы атмосферного давления для
очистки газов
1.4.1. Образование активных компонент в газовом разряде
1.4.2. Физико-химические процессы очистки газов от 802, Ох
1.4.3. Кинетика удаления органических компонент
1.4.4. Применение стримерной короны для очистки газов
1.4.4.1. Импульсная модуляция коронного разряда
1.4.4.2. Очистка газов от оксидов азота и серы
1.4.5. Применение различных типов разрядов атмосферного давления
для очистки газов
1.4.6. Газоразрядный реактор с сегнетоэлектрическим наполнителем
1.4.7. Конкурентоспособность плазменных методов очистки
1.5. Синтез озона и нитридов фосфора в электрических разрядах
1.6. Инициирование ударных волн наносекундными разрядами
1.7. Заключение к обзору литературы и постановка задачи
Глава И. Экспериментальные установки и методики
исследования релаксационных процессов,
инициируемых наносекундным коронным разрядом
и разрядами при низких давлениях
2.1. Установка для исследования синтеза озона и стримерной короны
при комбинированном питании
2.1.1. Общая схема измерений
2.1.2. Разрядное устройство
2.1.3. Методика и техника электрических измерений
2.1.4. Методика и техника измерения концентрации озона
2.2. Установка по изучению влияния формы импульса напряжения на характеристики наносекундного коронного разряда
2.2.1. Блок-схема эксперимента
2.2.2. Выбор длины разрядного устройства
2.2.3. Измерение электрических параметров разряда
2.3. Схема измерений для исследования удаления формальдегида
2.4. Измерения релаксации импульсов напряжения в длинной линии
2.5. Установка для исследования конверсии N0 в наносекундном
коронном разряде в продуктах сгорания природного газа

2.5.1. Блок-схема установки
2.5.2. Разрядная камера
2.5.3. Узел электрической диагностики
2.5.4. Измерения состава газа
2.6. Экспериментальные установки и методики измерений для
исследования удаления БОг и >ЮХ из выбросных газов
2.6.1. Установка для исследования конверсии БОг в запыленном потоке
2.6.2. Методика и техника измерений по исследованию конверсии 802 иИОхв воздухе
2.6.3. Методика измерений удаления 1чЮх в импульсной короне в выбросных газах, образующихся при производстве стали
2.7. Блок-схема установки для исследования наносекундного разряда
в конусе
2.8. Экспериментальная установка для исследования плазмы послесвечения мощного наносекундного разряда в 8Бб и фторе
2.8.1. Методика определения проводимости плазмы послесвечения
2.9. Методика и техника измерений синтеза озона в криогенном наносекундном разряде и синтеза нитридов фосфора
2.9.1. Выбор параметров разрядного устройства для синтеза озона
2.9.2. Блок схема установки для синтеза озона
2.9.3. Методика исследования синтеза нитридов фосфора
Глава III. Исследование динамики наносекундных
разрядов
3.1. Исследование динамики диссипации энергии в наносекундной стримерной короне
3.1.1. Развитие разряда при наличии постоянного поля
3.1.2. Релаксация тока между высоковольтными импульсами
3.1.3. Энергетические характеристики короны при комбинированном питании
3.1.4. Влияние формы импульса напряжения
3.1.5. Динамика зажигания короны в длинной линии
3.1.6. Выводы по исследованию динамики наносекундного
коронного разряда
3.2. Исследование динамики наносекундного разряда в конусе при
низком давлении
Глава IV. Исследование релаксации проводимости в раннем
послесвечении мощного наносекундного разряда
4.1. Электрические параметры разряда в ЭБб
4.2. Результаты измерения проводимости плазмы послесвечения 8Г'б и
модель распада плазмы
4.3. Исследование распада плазмы фтора после наносекундного разряда
4.4. Заключение по результатам исследований распада плазмы 8Бб и
Глава V. Исследование процессов синтеза, инициируемых

наносекундным разрядом при низких давлениях
5.1. Синтез нитрида фосфора в плазме азота
5.2. Синтез озона в криогенной плазме
5.2.1. Электрические характеристики наносекундного разряда
5.2.2. Синтез конденсированного озона
5.2.3. Исследование спектров поглощения озона в полосе Хартли
5.3. Выводы
Глава VI. Исследование плазмохимических процессов,
итшиированных нано секундными разрядами
атмосферного давления
6.1. Синтез озона в воздухе в стримерной наносекундной короне
6.1.1. Влияние скорости нарастания напряжения
6.1.2. Влияние постоянного смещения на пространственное распределение плотности озона
6.2. Конверсия N0 в продуктах сгорания природного газа
6.2.1. Электрические параметры наносекундного коронного разряда
в продуктах сгорания природного газа
6.2.2. Окисление N0 в наносекундном коронном разряде
6.3. Исследование конверсии Б02 и наносекундного разряда в запыленном потоке
6.4. Исследование конверсии N0* и Б02 в воздухе
6.4.1. Моделирование процессов конверсии ИОх и Б02
6.4.2. Сопоставление расчетов и экспериментальных данных
6.4.3. Исследование влияния аммиака на конверсию 1ЧОх и Б02 в
воздухе в стримерной короне
6.5. Образование СО в продуктах сгорания при конверсии N0
6.6. Удаление МОх из выбросных газов, образующихся при производстве
стали
6.7. Удаление этилена и формальдегида из воздуха
6.8. Исследование газоразрядного реактора с сегнетоэлектрическим наполнением
6.8.1. Исследование антимикробного эффекта газоразрядного
сегнетоэлектрического фильтра
Глава VII. Релаксация акустических возмущений в воздухе после
дискретного наносекундного пробоя
7.1. Анализ распространения звука в горячем воздухе (Т = 300-2300 К)
7.2. Методика и схема измерений
7.3. Результаты экспериментов по релаксации ударной волны
7.4. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИМЕЧАНИЕ

при отсутствии охлаждения керамики. При обработке воздуха на выходе из реактора не наблюдалось токсичных компонент типа фосгена COCI2 или фторфосгена COF2O.
В [172] представлены данные экспериментов при очистке воздуха от фреона, трихлорэтилена, ацетона и изоприлового спирта. При этом температура газа на входе в реактор составляла 25°С и за исключением очистки от CFC-113 использовалось эффективное охлаждение реактора. В [172] представлены результаты лабораторных экспериментов по удалению NOx из выбросных газов дизеля. Отметим, что удельные энергозатраты выше чем в БР и наносекундиом стримерном коронном разряде.
Тлеющий разряд и скользящая дуга. Наряду со стримерной короной и другими импульсными разрядами для процессов очистки перспективны как источники неравновесной плазмы тлеющий разряда и скользящая дуга. Тлеющий разряд атмосферного давления (ТРАД) реализуется в быстром потоке газа. [173-175]. Разряд устойчив к наличию влаги (до 10% (об)), а также к наличию пыли, органических примесей типа пропан-бутан, примесей NH3, NOx и SO2
В работе [174] представлена зависимость удаления SO2 из воздуха. Эффективность удаления достигала 96%, причем с помощью разряда удалялось 30% диоксида серы, а остальное за счет термических реакций SO2 с NH3. Степень удаления SO2 с помощью ТРАД увеличивается с ростом концентрации паров воды и скорости прокачки газа. Энергетические затраты в экспериментах по удалению SO2 составили 8 Дж/г на каждые 100 ppm удаленного диоксида. Максимальная степень удаления N0 из продуктов сгорания природного газа в ТРАД составила 75%. Наблюдаемые энергозатраты (30 Дж/г на 100 ppm) связаны с низкой начальной концентрацией N0. В этих условиях радикалы ОН (основные окислители азота) начинают рекомбинировать друг с другом.
Эксперименты по удалению ксилола и толуола при концентрациях 15 ppm помощью ТРАД проводились в лабораторных условиях с модельными смесями. Энергетические затраты равняются 75 Дж/г на 100 ppm удаленного толуола. В ТРАД происходит эффективная генерация озона. При этом отпадает необходимость в осушке воздуха. Энергетическая цена О3 составляет 12 кВт час/кг, что соответствует лучшим показателям.
Скользящая дуга (СД) зажигается между двумя продольными электродами в месте наибольшего сближения и движется по действием газового потока (V«2 м/с). По мере двихсения длина и мощность первоначальной дуги увеличивается до критической, которая обеспечивается источником питания. Далее происходит охлаждение и переход плазмы дуги в сильно неравновесное состояние с температурой электронов, значительно превышающей температуру газа. Диапазон