脈沖電暈放電過程中OH自由基的光學(xué)測量.pdf

1、本文主要介紹了使用發(fā)射光譜系統(tǒng)和平面激光誘導(dǎo)熒光(PLIF，Planar LaserInduced Fluorescence)-ICCD成像聯(lián)用系統(tǒng)對脈沖電暈放電過程中OH自由基的測量研究，目的在于通過對脈沖放電過程中OH自由基的測量，研究OH自由基的產(chǎn)生、與其它物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，物理反應(yīng)并消失的機(jī)理，明確其在脈沖放電多種污染物協(xié)同脫除過程中起到的關(guān)鍵作用，并驗(yàn)證各種因素對OH自由基的生成過程產(chǎn)生的影響，了解OH自由基的生成量隨各種因素

2、的變化規(guī)律，為脈沖放電協(xié)同脫除多種污染物技術(shù)的研究提供借鑒和支持。
　　 本文主要研究內(nèi)容為：
　　 1.首先使用Fluent工具模擬了反應(yīng)器中氣體流動的速度分布情況，根據(jù)模擬的結(jié)果優(yōu)化了反應(yīng)器的設(shè)計。在考慮了激光誘導(dǎo)熒光測量系統(tǒng)的光路要求之后，最終選擇了從反應(yīng)器進(jìn)風(fēng)混合段側(cè)面中間處進(jìn)氣，尾部側(cè)面中間處出氣的流場設(shè)置。此外，反應(yīng)器氣體混合區(qū)域和放電區(qū)域之間需要布置布風(fēng)板以實(shí)現(xiàn)氣體更好的均布和穩(wěn)定流動。氣體入口流速增大時，

3、反應(yīng)器內(nèi)氣體速度變化加劇，但是反應(yīng)器中心放電區(qū)域內(nèi)氣體流速變化幅度不大。
　　 2.通過發(fā)射光譜測量手段，對空氣、氮?dú)狻鍤獗尘跋旅}沖放電過程中的OH自由基進(jìn)行了測量，研究了脈沖峰值電壓、脈沖放電頻率、背景氣體濕度對OH自由基的生成產(chǎn)生的影響，并研究了OH自由基在放電電場中的空間分布特性。實(shí)驗(yàn)證明，OH自由基的生成量隨脈沖峰值電壓和脈沖放電頻率的增高而增大；不同背景氣體下，濕度對OH自由基的生成所產(chǎn)生的影響也不相同，OH自由基的

4、相對濃度在空氣中隨氣體相對濕度的增大而增大，在氮?dú)庵须S氣體相對濕度增大呈先增大后減少趨勢，而在氬氣中隨氣體相對濕度的增大而先減少后增大；OH自由基在放電電場中的相對濃度，隨著光譜儀透鏡中心與線電極的間距增大而逐漸減少。最后嘗試測量了在空氣背景通入下SO2和NO時OH自由基的濃度情況，發(fā)現(xiàn)在這樣的背景條件下，OH自由基已經(jīng)基本很難存在。
　　 3.完善了激光誘導(dǎo)熒光測量與ICCD成像聯(lián)用系統(tǒng)的設(shè)計與搭建，通過激光誘導(dǎo)熒光測量手段，

5、研究了空氣、氮?dú)?、氬氣背景下脈沖峰值電壓、氣體濕度變化時OH自由基的二維分布情況，研究了O2含量變化時OH自由基濃度的變化規(guī)律，并在SO2和NO存在的情況下對OH自由基進(jìn)行了測量。實(shí)驗(yàn)獲得了不同氣體背景下OH自由基的二維分布，驗(yàn)證了脈沖峰值電壓和氣體濕度對OH自由基生成過程的影響，且證明O2含量越多，OH自由基生成量越少。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)SO2在測量過程使得ICCD接收到的光強(qiáng)劇烈增加，影響了測量結(jié)果，而NO存在時OH自由基含量很低，且NO含量

6、越多，OH自由基數(shù)量越少。
　　 目前OH自由基的測量研究主要是在惰性氣體做背景的條件下，對攜帶H2O的載氣的流量進(jìn)行控制，但是很少有在精確的濕度監(jiān)測和控制下進(jìn)行的測量研究，并且很少有研究是在精確的空間尺度上對放電反應(yīng)空間內(nèi)的OH自由基的分布進(jìn)行測量，于是本文著重進(jìn)行了這兩方面的測量研究，并嘗試了在SO2和NO存在的情況下對OH自由基進(jìn)行測量，這些都對脈沖放電協(xié)同脫除多種污染物技術(shù)的研究起到了參考作用。另外大多數(shù)對自由基的測量都