Вид работы:
Магистерская диссертацияПредмет:
Электроника, электротехника, радиотехникаСтраниц:
105Источников:
36Содержание:
С.
Введение 8
1 Характеристики электрических разрядов и их применение для очистки воды..
12
1.1 Электрические разряды в газе, используемые в технологиях очистки воды… 12
1.1.1 Тлеющий разряд…………………………………………………………… 12
1.1.2 Искровой разряд…………………………………………………………… 14
1.1.3 Барьерный разряд………………………………………………………….
1.1.4 Коронный разряд………………………………………………………….
1.2 Электрические разряды в водной среде, используемые в технологиях очистки воды…………………………………………………………………………
1.2.1 Искровой разряд……………………………………………………………
1.2.2 Диафрагменный разряд…………………………………………………… 17
19
22
22
23
1.3 Методы электроразрядной обработки воды…………………………………… 25
1.3.1 Обработка разрядом в объеме воды……………………………………… 25
1.3.2 Обработка разрядом в газовой фазе над поверхностью воды…………. 29
1.3.3 Обработка разрядом в водо-воздушном потоке………………………… 32
2 Экспериментальное оборудование и методики измерений……………………
37
2.1 Методики измерений…………………………………………………………….
2.1.1 Измерения тока и напряжения……………………………………………
2.1.2 Определение концентрации озона………………………………………..
2.1.3 Определение электропроводности воды…………………………………
2.2 Экспериментальная установка…………………………………………………..
2.2.1 Реакторы коронного разряда……………………………………………..
2.2.2 Генератор импульсов ………………….……………………………….… 37
37
40
40
40
41
42
2.2.3 Определение согласованной нагрузки генератора ……………………… 43
3 Электрические характеристики импульсного коронного разряда в водо-воздушном потоке……………………………………………………………………
3.1 Влияние параметров электродной системы на характеристики импульсного коронного разряда……………………………………………………………………
3.1.1 Влияние межэлектродного расстояния…………………………..………
3.1.2 Влияние общей длины коронирующих электродов……………………..
3.2 Влияние параметров генератора на характеристики импульсного коронного разряда…………………………………………………………………………………
3.2.1 Влияние полярности коронирующего электрода ……………………….
3.2.2 Влияние времени нарастания импульса напряжения……………………
3.2.3 Влияние длительности импульса напряжения……………………………
3.2 Влияние параметров водо-воздушного потока на характеристики импульсного коронного разряда…………………………………………………….
3.3.1 Влияние концентрации озона в газовой фазе на развитие разряда……..
3.3.2 Влияние начальной электропроводности обрабатываемой воды на развитие разряда…………………………………………………………………
4 Моделирование импульсного коронного разряда в водо-воздушном потоке.…
4.1 Стадии развития разряда………………………………………………………..
4.2 Эквивалентная схема замещения………………………………………………
4.3 Моделирование схемы замещения………………………………………………
4.3.1 Модель без учета динамической ёмкости коронного разряда………….
4.3.2 Модель с учетом динамической ёмкости коронного разряда…………..
4.3.3 Обсуждение результатов………………………………………….……….
Заключение…………………………………………………………………………….
Список использованных источников…………………………………………….
Приложение А. Модель коронного разряда без учета динамической емкости коронного разряда……………………………………………………………………
Приложение Б. Модель коронного разряда с учетом динамической емкости коронного разряда……………………………………………………………………
Приложение В.Electrical characteristics of pulsed corona discharge in water-air flow 89
Используемая литература
Список используемых источников
1 Поляков Н.П. Наносекундные озонаторы // Приборы и техника эксперимента, 2004, №5 – С. 1–4
2 Яворовский Н. А., Соколов В. Д., Сколубович Ю. Л., Ли ИС Очистка воды с применением электроразрядной обработки // Водоснабжение и санитарная техника. – 2000. – №. 1. – С. 12–14
3 Райзер Ю.П. Физика газового разряда. – М.: Наука, 1987. – 592 с.
4 Леб Л. Основные процессы электрических разрядов в газах. – М.: Гостехиздат, 1950. – 672 с.
5 Велихов Е.П., Ковалев А.С., Рахимов А.Т. Физические явления в газоразрядной плазме. – М.: Наука, 1987. – 160 с.
6 Лозанский Э.Д., Фирсов О.Б. Теория искры. – М.: Атомиздат, 1975. – 272 с.
7 Базелян Э.М., Райзер Ю.П. Искровой разряд. – М.: Изд-во МФТИ, 1997. – 320 с.
8 Корнев Я. И., Осокин Г. Е., Галанов А. И., Прейс С. В., Яворовский Н. А. Влияние электропроводности растворов на характеристики и состав продуктов импульсных разрядов в водо-воздушной среде // Известия Высших Учебных Заведений, Физика, 2012, т. 55, №6–2, с. 199–208
9 Самойлович В.И., Гибалов К.В., Козлов В.К. Физическая химия барьерного разряда. – М.: Изд-во МГУ, 1989. – 176 с.
10 Kogelschatz U. Dielectric-barrier discharges: their history, discharge physics, and industrial applications // Plasma Chemistry and Plasma Processing. – 2003. – Vol. 23. – №1. – P.1–46.
11 Козлов К. В. Современный уровень понимания механизма барьерного разряда в смесях кислорода с азотом // Материалы Первой всероссийской конференции «Озон и другие экологически чистые окислители. Наука и технологии», посвящённой 250-летию МГУ им. М. В. Ломоносова, г. Москва, 7 – 9 июня 2005 г.– С. 81–94.
12 Корнев Я.И. Обработка воды импульсными электрическими разрядами в водо-воздушном потоке: Дис. канд. техн. наук. – Томcк, 2005. – 158 с.
13 Malik M.A., Gaffar A., Malik S.A. Water purification by electrical discharges // Plasma sources science and technology. – 2001. – № 10. – P. 82–91.
14 Chang J.S., Lawless P.A., Yamamoto T. Corona discharge Processes // IEEE Transactions on plasma science. – 1991. – № 6. – Vol. 19. – P.1152 – 1166
15 Александров Г.Н. Коронный разряд на линиях электропередачи. – М.: Энергия, 1964. – 228 с.
16 Ушаков В. Я. Импульсный электрический пробой жидкостей. – Томск: Изд-во Томского университета, 1975. – 256 с.
17 Кривицкий Е.В. Динамика электровзрыва в жидкости. – Киев.: Наук. думка, 1986. – 206 с.
18 Фальковский Н.И. Феноменологические особенности диафрагменного разряда // Теплофизика высоких температур, 2009, т. 49, №1, с. 26–30
19 Фальковский Н.И., Божко И.В. Плазменные факелы и электрофизические параметры диафрагменного разряда в воде // Журнал технической физики, 2008, т. 78, №7, с. 127–131
20 Anpilov A.M., Barkhudarov E.M., Bark Y.B., Zadiraka Y.V., et al Electric discharge in water as a source of UV radiation, ozone and hydrogen peroxide // Journal of Physics D: Applied Physics. – 2001. – № 6. – Vol. 34. – P.993 – 999
21 Grabowski L.R., Veldhuizen E.M., Pemen A.J.M., and Rutgers W.R. Corona above water reactor for systematic study of aqueous phenol degradation // Plasma Chemistry and Plasma Processing. – 2006. – № 1. – Vol. 26. – P. 3 – 17
22 Аристова Н.А., Пискарев И.М. Кинетика окисления фенола вспышечным коронным разрядом // Журнал прикладной химии, 2001, т. 75, №1, с.86–89.
23 Патент 2136600 РФ. МКИ6 C02F 1/46, 7/00. Реактор и способ очистки воды / Боев С.Г., Муратов В.М., Поляков Н.П., Яворовский Н.А. // Заяв. 16.12.97; Опубл. 10.09.99. Бюл. № 25. – 4 с.: ил.
24 Panorel I. C., Kornev I., Hatakka H., and Preis S. Pulsed corona discharge for degradation of aqueous humic substances // Water Science Technology: Water Supply. – 2011. – № 2. – Vol. 11. – P. 238 – 245
25 Hu Zhong-ai, Wang Xiao-yan, Gao Jin-zhang, Deng Hua-ling, Hou Jing-guo, Lu Xiao-quan, Kang Jing-wan A Study on Water Treatment Induced by Plasma with Contact Glow Discharge Electrolysis // Plasma Science and Technology. – 2001. – Vol. 3. – № 5. – P. 1-46
26 Chen Y., Zhang X., Dai Y., Yuan W. Pulsed High-voltage discharge plasma for degradation of phenol in aqueous solution // Separation and Purification Technology. – 2004. – № 34. – P. 5 – 12
27 Sun B., Sato M., Clements J.S. Use of a pulsed high-voltage discharge for removal of organic compounds in aqueous solution // Journal of Physics D: Applied Physics. – 1999. – № 32. – P. 1908 – 1915
28 Sunka P., Babicky V., Clupek M., Lukes P., Simek M., Schmidt J., Cern´ak M. Generation of chemically active species by electrical discharges in water // Plasma Sources Science and Technology – 1999. – № 8. – P. 258–265
29 Akiyama H. Streamer discharge in liquids and their applications // IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. – 2000. – № 5. – Vol. 7. – P.646 – 652
30 Grymonpre D. R., Finney W. С., Locke В. R. Aqueous-phase pulsed streamer corona reactor using suspended activated carbon particles for phenol oxidation: model-data comparison // Chemical Engineering Science. – 1999. – № 54 – P. 3095–3105
31 Malik A. Synergistic effect of plasma catalyst and ozone in a pulsed corona discharge reactor on the decomposition of organic pollutants in water // Plasma Sources Science and Technology. – 2003. – № 12. – P.236 – 240
32 Grymonpre D. R., Finney W. С., Locke В. R. Aqueous-phase pulsed streamer corona reactor using suspended activated carbon particles for phenol oxidation: model-data comparison // Chemical Engineering Science. – 1999. – № 54 – P. 3095-3105
33 Стройкова И. К., Максимов А. И. Обеззараживание растворов тлеющим и диафрагменным разрядами атмосферного давления // Электронная обработка материалов, 2002, № 6, с. 43–49.
34 Кондратенко И.П. Электротехнические системы для преобразования электромагнитной энергии, 2009. – 8 с.
35 Кузьмичева Л.А., Титова Ю.В., Максимов А.И. Генерация химически активных окислительных частиц в растворах электролитов под действием тлеющего и диафрагменного разрядов // Электронная обработка материалов, 2007, № 2, с. 20-23.
36 Кравченко А.В., Кублановский В.С. Применение низкотемпературного плазменного электролиза для очистки сточных вод // Электронная обработка материалов, 2003, №3, с.70–75
37 Белошеев В.П. Особенности формирования искрового разряда по поверхности воды // Журнал технической физики, 1996, т. 66, №8, с. 50–58
38 Белошеев В.П. Исследование лидера искрового разряда по поверхности воды // Журнал технической физики, 1998, т. 68, №7, с. 44–50
39 Анпилов А. М., Бархударов Э. М., Копьев В. А. и др. Использование электрического разряда как источника УФ-излучения, озона и двуокиси водорода // Прикладная физика, 2002, №5, с. 74–80
40 Hoeben W. F. L. M., van Veldhuizen E. M., Rutgers W. R., Kroesen G. M. W. Gas phase corona discharges for oxidation of phenol in an aqueous solution // Journal of Physics D: Applied Physics. –1999. – Vol. 32. – № 24. – P. 133 – 137
41 Hoeben W.F.L.M. Pulsed corona-induced degradation of organic materials in water: PhD thesis. – TU Eindhoven, 2000. – 164 p.
42 Белинский В.В., Божко И.В., Чарный Д.В. Импульсный коронный разряд на поверхности электропроводящей жидкости и его использование для обработки воды // Техническая электродинамика, 2010, №3, с. 21–27
43 Bystritskii V.M., Wood T.K., Yankelevich Y., Chauhan S., Yee D., Wessel F. Pulsed power for advanced waster water remediation // XI IEEE Pulsed Power Conference: Proceeding – Baltimore, USA, 1997. – P. 79 –84.
44 Гинзбург С.Г. Методы решения задач по переходным процессам в электрических цепях. – М.: Высшая школа, 1967. – 387 с.
45 Богородицкий Н.П., Пасынков В.В., Тареев Б.М. Электротехнические материалы. – М.: Госэнергоиздат, 1963. – 528 с.
46 Александров Н.Л., Базелян Э.М., Новицкий Н.А. Влияние влажности на свойства длинных стримеров в воздухе // Письма в ЖТФ, 1998. – Т. 24. – № 9. – С. 86 – 91.
47 Mok Y.S., Ham S.W., Nam I.S. Mathematical Analysis of Positive Pulsed Corona Discharge Process Employed for Removal of Nitrogen Oxides // IEEE Transactions on plasma science. – 1998. – № 5. – Vol. 26. – P.1566 – 1574
48 Емельянов Н.П., Козлов В.С. Коронный разряд на проводах. – М.: Наука и техника, 1971. – 240 с.
49 Усов А. Ф., Семкин Б. В., Зиновьев Н. Т., Ефимов Б. В. Переходные процессы в установках электроимпульсной технологии. – СПб.: Наука, 1987. – 189 с.
50 Галота В.И., Карась В.И., Завада Л.М., Пугач С.Г. и др., Влияние электроотрицательных примесей на разряд атмосферного давления в N2-O2 // Вопросы атомной науки и техники, 2006, №5, с. 86-90
51 Keping Y.Corona plasma generation: Ph.D. thesis. – TU Eindhoven, 2001. – 188 p.
52 Александров Н.Л., Иванов В.Л. Кадомская К.П. и др. Техника высоких напряжений. Учебное пособие для вызов. – М.: Высшая школа, 1973 – 528 с.
53 Шваб А. Измерения на высоком напряжении: Измерительные приборы и способы измерения – М.: Энергоатомиздат, 1983, 264 с.
54 Болотовский Ю., Таназлы Г. Опыт моделирования систем силовой электроники в среде OrCAD 9.2. Часть VII // Силовая электроника, №3, 2008 – С. 150–158.