發(fā)布時間：2021-11-21 07:32

　　臭氧產(chǎn)生過程是一個耗能過程,較高的能耗成為限制臭氧進一步推廣應用的重要因素。目前商用臭氧發(fā)生器的能量利用效率不到20%,大部分輸入能量都以熱量形式散失,造成放電間隙的氣體溫度升高,加速臭氧分解。隨著對臭氧產(chǎn)生機理的深入研究,臭氧產(chǎn)率得到了一定的提高,但與熱化學理論值1226 g/kWh仍有較大差距。本文采用經(jīng)典熱力學的方法,分析了臭氧產(chǎn)生過程中的能量轉(zhuǎn)化關系,提出了不同工況下可能實現(xiàn)的臭氧產(chǎn)率極限,并通過數(shù)值模擬與實驗結(jié)合的方法研究了溫度因素對臭氧產(chǎn)生過程的影響。獲得的主要結(jié)論如下:（1）為臭氧產(chǎn)生過程建立了詳細的熱力學模型,分別從總反應和基元反應兩個方面研究了臭氧的產(chǎn)率極限。僅考慮總反應時,臭氧產(chǎn)率極限隨原料氣體中的氧氣比例和氧氣轉(zhuǎn)化率的增加而升高,隨終態(tài)氣體溫度的升高而降低。當氧氣轉(zhuǎn)化率10%,終態(tài)氣體溫度400 K時,氧氣源和空氣源對應的臭氧產(chǎn)率極限分別是921.22 g/kWh和487.54 g/kWh。從基元反應考慮時,臭氧的產(chǎn)率極限隨折合電場強度和氧氣轉(zhuǎn)化率的增大而上升,當折合電場強度為300 Td,氧氣源和空氣源對應的臭氧產(chǎn)率極限分別是238.92 g/kWh和191.1... 

【文章來源】：南昌大學江西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

三種不同電極結(jié)構(gòu)示意圖

[57]建立了氧氣源電暈放電等離子體過程的放電模型和化子和不同反應對臭氧產(chǎn)生過程的貢獻，并討論了氣體溫結(jié)果表明，氣體溫度變化影響臭氧產(chǎn)率和臭氧濃度主要體氣體溫度的變化會改變放電間隙的氣體密度，從而改變放；其次，眾多基元反應的反應速率是溫度的函數(shù)，溫度變的反應速率。溫度升高時，臭氧濃度明顯降低，當放電間 升高到 358 K 時，模擬獲得的臭氧濃度下降近一半，主要反應速率隨溫度的升高而變大。等人[58]設計了三入三出的放電室結(jié)構(gòu)，以研究溫度因素和生過程的影響，具體結(jié)構(gòu)如圖 1.3 所示。當三個進出口分布很不均勻，溫度從高壓電極向低壓電極逐漸升高�？跁r，放電間隙內(nèi)的氣體溫度分布變得均勻，但是放電間進出口都打開時要大。當放電室輸入氣體溫度由15°C升的平均氣體溫度大幅升高，臭氧產(chǎn)率和放電電壓隨之降低口的選擇也會影響放電間隙的臭氧產(chǎn)生效果和放電電壓

圖 2.1 臭氧發(fā)生的熱力學過程先在恒溫恒壓條件下，部分氧氣分子轉(zhuǎn)化為臭氧分子，完成從初態(tài)化。這一過程中，部分電能直接用于臭氧合成，貯存在臭氧分子中定義為合成能 ES。緊接著，在恒壓條件下，氣體的溫度升高，完成態(tài)的變化。氣體的溫度的升高是由于能量耗散效應的存在，大部分熱量，用來增加氣體內(nèi)能，這部分能量定義為耗散能 EQ。在這個模生器的邊界假設為絕熱的，且不對外做機械功，由能量守恒定律可的溫度會有大幅的升高。該熱力學模型中，參與反應的混合氣體假設為理想氣體，氣體壓力a，輸入的原料氣體中氧氣和氮氣的量分別假設為 1 mol 和 y mol。間態(tài)溫度和終態(tài)溫度分別定義為 T1、T1和 T2, 對應狀態(tài)下的焓分H'和 H2。因此，臭氧產(chǎn)生過程中的合成能 ES和耗散能 EQ可以分S1E H' HEHH'Q2

【參考文獻】：
期刊論文
[1]混合放電臭氧發(fā)生的反應動力學模擬[J]. 魏林生,徐敏,章亞芳,胡兆吉.  高電壓技術(shù). 2016(03)
[2]圓管型介質(zhì)阻擋放電臭氧產(chǎn)生過程中的傳熱數(shù)值模擬[J]. 魏林生,胡兆吉,譚志洪,章亞芳,楊春.  高電壓技術(shù). 2012(01)
[3]O3氧化結(jié)合化學吸收同時脫硫脫硝的動力學及熱力學研究[J]. 魏林生,章亞芳,胡兆吉.  環(huán)境污染與防治. 2011(08)
[4]臭氧的基礎研究及應用進展[J]. 李會,于躍芹.  廣州化工. 2009(07)
[5]臭氧的應用與進展[J]. 宗旭,楊波,白希堯,王燕.  化工時刊. 2002(12)
[6]臭氧產(chǎn)生方法及其應用[J]. 白希堯,張芝濤,白敏菂,沈麗.  自然雜志. 2000(06)
[7]提高臭氧發(fā)生器放電室效率的研究[J]. 魏旭,劉虹,解之鳳,吳維韓,李漢忠,龔琬如.  電工電能新技術(shù). 1998(02)

博士論文
[1]等離子體臭氧產(chǎn)生的實驗與理論研究[D]. 魏林生.浙江大學 2008

碩士論文
[1]脈沖介質(zhì)阻擋放電臭氧產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換及溫度依賴[D]. 徐敏.南昌大學 2017
[2]介質(zhì)阻擋放電臭氧產(chǎn)生的傳熱及動力學模擬[D]. 楊春.南昌大學 2011



本文編號：3509067