Теплофизические процессы в барьерно-поверхностном разряде с коронирующим электродом

• Автор: Смирнова, Юлия Геннадьевна
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Бишкек
• Количество страниц: 103 с. : ил.

Глава 1. Барьерно- поверхностный разряд и его применение

для синтеза озона

1.1 Классический барьерный разряд

1.2 Барьерно - поверхностный разряд

1.3 Образование озона в электрических разрядах

1.4 Синтез озона в барьерном и барьерно-поверхностном разряде

1.5 Применение озона в медицине

Выводы

Глава 2. Экспериментальная установка и методы

исследования

2.1 Экспериментальная установка

2.2 Исследование динамических и статических
характеристик разряда
2.3 Определение тепловых параметров разряда
2.4 Определение концентрации озона в газах
2.5 Измерение химических показателей растительных жиров
Выводы
Глава 3. Энергетические характеристики барьерноповерхностного разряда с коронирующим электродом
3.1 Последовательность развития формы разряда
3.2 Динамические характеристики разряда
3.3 Статические вольт - амперные характеристики
3.4 Влияние параметров разрядного узла на энергетические
характеристики разряда
3.5. Теплофизические процессы в разряде
3.5.1. Тепловой баланс в разряде

3.5.2. Определение коэффициента теплоотдачи от газа к стенке диэлектрика
3.5.3 Роль электрического ветра в теплообмене разряда
Выводы
Глава 4. Синтез озона в барьерно - поверхностном разряде с коронирующим электродом
4.1 Общие кинетические зависимости электросинтеза озона из кислорода
4.2. Влияние длины реакционной зоны
4.3. Зависимость синтеза озона от геометрических
параметров коронирующего электрода
4.4. Электросинтез при различных расположениях спирали
внутри трубки
4.5. Эффективность синтеза озона в барьерно-поверхностном разряде
Выводы
Глава 5. Эвристическая модель барьерно-поверхностного разряда
5.1 Нахождение напряженности электрического поля
5.1.1 Графическое построение силовых линий по методу Максвелла
5.1.2 Использование метода зеркальных изображений
5.1.3 Расчет напряженности поля вдоль силовых линий
5.1.4 Расчет напряженности поля на поверхности диэлектрика
5.2 Определение напряжения зажигания и длины стримера
5.3 Расчет динамических характеристик разряда
5.4 Расчет взаимовлияния соседних витков коронирующего электрода
Выводы
Приложение. Применение барьерно - поверхностного разряда
с коронирующим электродом для озонирования растительных масел
Заключение
Литература

Барьерно-поверхностный разряд, скользящий на разделе газовой и диэлектрической фазы - один из наиболее перспективных видов газового разряда, нашедших применение в разных областях жизнедеятельности человека (промышленности, медицине, сельском хозяйстве) [1-10]. Барьерноповерхностный разряд как новый вид разряда был предложен С. Массудой ' (Япония) [11] и B.C. Энгельштом (Кыргызстан) [12]. Барьерноповерхностный разряд, как и его основа, классический барьерный разряд, не рассматриваются в фундаментальных работах, посвященных физике газового разряда. Это объясняется не только его относительной новизной, но и сложностью в исследовании. Имеющиеся работы по исследованию и применению барьерно-поверхностного разряда можно разделить на два основных направления. Первое направление - это плазмохимический синтез, перешло к нему от классического барьерного разряда [13,14]. Второе связано с применением разряда в качестве плазменного электрода в газовых лазерах. Плазменные электроды обеспечивают непосредственное возбуждение активных сред в лазерах с полосковой формой пучка излучения [15-20]. Для развития обоих направлений имеется большой экспериментальный материал по электрическим и физическим характеристикам разряда, однако отсутствие единства представлений по физике развития и формирования поверхностного разряда затрудняет задачу определения параметров плазмы и создание оптимальных конструкций. Одна из трудностей связана со значительным влиянием свойств диэлектрика (толщины, диэлектрической проницаемости, удельных поверхностных и объемного сопротивления, структуры материала и его химического состава) на характер развития разряда. Результаты исследования, зависимости характеристик разряда от тех или иных свойств диэлектрика содержатся в работах [21-25], однако зависимости представленные в работах не всегда однозначны и изменяются для каждой стадии развития разряда.
Конструкции на барьерно-поверхностном разряде постоянно

Реализация барьерно-поверхностного разряда возможна при определенном расстоянии между коронирующим электродом и диэлектриком. В работе приведены характеристики при плотном прилегании спирали к поверхности диэлектрика и при среднем зазоре между ними равном 1мм. Как показали эксперименты, положение спирали внутри трубки значительно сказывается на электрических характеристиках разряда. Вольтамперные характеристики разряда с коронирующим электродом для длины разрядной зоны 1 м, 2 м и
2,5 м, при полном контакте спирали с поверхностью трубки и при наличии зазора приведены на рис. 3.11. Все зависимости почти линейно возрастают. Разница для токов при свободном расположении спирали и при плотном прилегании спирали к трубке, связана с длиной коронирующего электрода, приходящеюся на одну и ту же разрядную область. Активная мощность разряда при плотном прилегании спирали больше, чем при наличии зазора (рис. 3.12.), численная разница увеличивается с длинной трубки (обозначения для рис.3.12 сохраняются как на рис.3.11).
Значение мощности при различных положениях спирали определяется током и напряжением горения разряда, так как ток при плотном прилежании спирали к поверхности трубки больше, то мощность тоже выше.
На рис. 3.13. показана зависимость максимального и среднего напряжения горения от эффективного напряжения. Авторы [25] указывают на повышение напряжения горения в присутствия озона в разряде, зависимость амплитудного значения напряжения горения может быть выражена эмпирическим выражением:
игиаг=3+0,042*Х,
где X- концентрация озона в газе (об.%).
В рассматриваемом разряде влияние концентрации озона на напряжение горения незначительно и согласно приведенному выражению, составляет 1%. Рост напряжения горения с эффективным напряжением объясняется, увеличением размеров и величины стримерных каналов, развивающихся от одноименно заряженных ветвей спирали. Вследствие