Синтез озона в поверхностном барьерном разряде

• Автор: Савельев, Анатолий Борисович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 128 с. : ил.

Содержание.
Введение.

1 Литературный обзор.

. 1 Конструкции озонаторов

1.2 Электрические характеристики барьерных озонаторов

1.2.1. Макроэлекгрическне характеристики.

1.2.2 Структура разряда

1.3 Кинетика синтеза озона в озонаторе.

1 3.1 Макрокинегика.

1.3.2 Реакции образования озона.

1 1 Работы в области изучения поверхностного барьерного разряда

1.4.1 Основные методы исследования.
1.4.2 Электрические характеристики.
1.4.3 Синтез озона
1.4.4 Разряд копланарной геометрии, как среда для получения озона.
2 Методики экспериментов
2 1 Разрядная ячейка объемного барьерного разряда.
2.2 Разрядная ячейка поверхностного барьерного разряда
2.3 Разрядная ячейка копланарной геометрии
2.4 Система электропитания и электрических измерений
2.5 Система газоподготовки.
2 6 Особенности системы газоподготовки для проведення
измерений в ячейке копланарной геометрии
2.7 Методика расчетов распределения поля в поверхностном разряде. 2 8 Метод зеркальных изображений.
2 9 Методики измерений дрейфовых характеристик электронов
в смесях с озоном
2.9.1 Дрейфовая камера и система электропитания
2.9 2 Измерительная часть системы.
2.9.3 Измерение эффективных коэффициентов
размножения электронов.
2.9.4 Система газоподготовки,
Экспериментальная часть.
3. Электрические характеристики поверхностного барьерного
разряда.
3.1 Электрические характеристики барьерного разряда в
системе проводящая проволока диэлектрическая пластина
3.1.1 Распределение электрического поля.
3.1.2 Вольт кулоновские характеристики
3.1.3 Распределение заряда на диэлектрической поверхности
Размер разрядной зоны.
3.1.4 Расчт электрических характеристик.
3.2 Барьерный разряд в системе копланарной геометрии
3.2.1 Электрические характеристики.
3.2.2 Распределение электрического поля.
4 Синтез озона в разрядных ячейках разной конфигурации
4.1 Синтез озона из кислорода в поверхностном барьерном разряде. 4 2 Синтез озона из воздуха поверхностном барьерном разряде
4.3 Синтез озона из кислорода в ячейке копланарной геометрии.
4 4 Синтез озона из воздуха в ячейке копланарной геометрии.
4 5 Синтез озона в обьемном барьерном разряде.
4.6 Анализ кинетики синтеза озона в ячейках разной конфигурации
5 Измерение дрейфовых характеристик электронов в смесях с
озоном.
5.1 Измерение дрейфовых скоростей электронов
5 2 Измерение эффективных коэффициентов размножения
Выводы.
Список литературы


Условия необходимые для эффективного электросинтеза озона очевидны высокая степень диссоциации молекулярного кислорода, и низкая средняя температура газа Этим требованиям отвечает электрический разряд В электрическом разряде происходит ударная диссоциация молекул кислорода электронами, при этом, если разряд ограничен по времени, температура в разрядной зоне не успевает значительно измениться Если разряд не ограничивать во времени, то через некоторое время он станет термолизованным дуговым разрядом Средняя температура электронов станет равной температуре тяжелых частиц Скорость диссоциации кислорода понииггся на несколько порядков существование озона в газовой среде при высоких температурах невозможно Таким образом, электросинтез озона может быть осуществлен в газоразрядном устройстве, в котором время существования разряда ограничено. Конструкции озонаторов. Первый, похожий на современны озонатор, был предложен Сименсом в г 1 По конструкции озонатор, предложенный Сименсом, относится к типу объемных бчэрьерных озонаторов Принято различать два типа разрядных ячеек для генерации
Рис. На рис. Диэлектрическим барьером служат две плоские стеклянные пластины Высокое напряжение подастся на внешние проводящие обкладки Разряд реализуется в виде дискретных каналов называемых микроразрядами между стеклянными пластинами. Микроразряды равномерно распределены по объему разрядного промежутка. Как правило, озонатор объемного барьерного разряда изготовляют в виде коаксиальной конструкции Диэлектрические барьеры представляют собой трубки разного диамегра, вставленные одна в другую. Как правило, разрядный промежуток в таких конструкциях составляет 1 2 мм, диаметр трубок от мм и более С точки зрения эквивалентных схем. Лабораторный вариант трубчатого озонатора приведен на рис 2 Внутреннюю трубку охлаждают изнутри, а внешнюю снаружи проточной водой Водяную рубашку внешней трубки заземляют, высокое напряжение прикладывают к внутренней трубке. Рис. В упомянутых конструкциях применено два диэлектрических барьера, что не является обязательным. Поверхностный барьерный разряд возникает, если к заземлнной, с одной стороны, диэлектрической пластине прижать высоковольтный электрод, с другой стороны рис 3 А. В отличие от объемного барьерного разряда, поверхностный разряд развивается нормально к проводнику по поверхности диэлектрика Поверхностный разряд может быть осуществлн в ячейках, приведенных на рис 3. Ячейка классической геометрии на рис. Б состоит из высоковольтного проводника1 2 находящеюся на диэлектрической пластине 4. Диэлектрическая пластина с обратной стороны покрыта проводящим покрытием, которое заземляют. При приложении переменного напряжения к высоковольтному проводнику в системе возникает электрическое поле, одна из составляющих напряженности которого направлена вдоль поверхности, перпендикулярно высоковольтному проводнику Поэтому разряд распространяется вдоль поверхности диэлектрика, перпендикулярно высоковольтному проводнику. На поверхности диэлектрика может быть расположен не один, а несколько параллельных высоковольтных проводников рис 3 В. Такие разрядные ячейки чаще всего используются для синтеза озона н для генерации ультрафиолетового излучения В данной геометрии поверхность диэлектрика используется более оптимально, так ках разрядная зона более равномерно покрывает плоскость. Поверхностный барьерный разряд можно организован в гак называемой копланарной геометрии рис. Г. В такой разрядкой ячейке чтные и нечтные электроды подключают к разным полюсам источника высокою переменного напряжения Поверхность электродов покрыта слоем диэлектрика. Разряд возникает между соседними линиями. Практически осуществлнной конструкцией озонатора, в которой время протекания разряда ограничивается источником питания, является система с импульсным коронным разрядом. Такой разряд чаще всего реализуют в ячейках коаксиальной геометрии рис. Профиль проводника может быть любым, это зависит только от целей, ставящихся перед конструкцией и от способа изготовления, или нанесения высоковольтного проводника
Б
Рис. А геометрия острие плоскость Б геометрия протяженный проводник плоскость В геометрия набор протяженных проводников плоскость, Г ко планарная геометрия плазменные панели. Рис. Такой разряд применяют для очистки дымовых газов. Электрические характеристики барьерных озонаторов. Барьерный разряд изучался с конца прошлого века, и, поэтому, его характеристики а также кинетика синтеза озона и нем довольно детально освешены в литературе. Макроэлектрнческие характеристики. Макроскопические электрические характеристики барьерного разряда изначально изучались на основании вольт амперных характеристик озонаторов. Основой вышеуказанной теории является эквивалентная схема озонатора с двумя диэлектрическими барьерами одинаковой толщины и с равномерным разрядным промежутком рис. Рис.