22 / 2021-05-24 15:14:36
中频氦等离子体射流处理去离子水的一维流体仿真
摘要录用
刘亦凡 / 西安交通大学
孙博文 / 西安交通大学
刘定新 / 西安交通大学
孔刚玉 / 西安交通大学
等离子体与水溶液的相互作用广泛应用于生物医学、污水处理、农业育种等领域,是近年来的一大研究热点。等离子体的液相化学过程会显著影响其应用效果,但复杂、迅速的化学体系在实验检测上仍存在诸多困难,因此采用仿真研究很有必要。基于此,本文建立了基于实际装置的氦气中频冷等离子体射流处理去离子水的一维流体模型,分析了活性粒子的空间输运以及反应动力学过程,并结合放电特性、发射光谱以及液相活性成分的检测验证了模型的可靠性。仿真结果发现,等离子体的处理过程受三方面因素显著影响:带电粒子在射流管内壁的电荷沉积影响放电电流的连续性;被处理溶液的电导率影响放电电流的幅值;溶液中的残余离子杂质影响活化溶液的酸碱性。对气相过程而言,相较于沿面放电等离子体,射流结构下的电场耦合作用显著增强了如电子、OHgas等短寿命活性粒子在气相区域的局部生成率,进而提高了其向水溶液的传质通量。对液相过程而言,液相活性主要来源于气相溶解的电子、OHaq、H2O2aq以及HNO2aq粒子。其中,液相电子分解H2O2aq的过程对短寿命OHaq粒子的液相生成具有重要贡献;进一步地,OHaq通过与NO2aq-间的电荷传递过程在溶液中直接生成低溶解度的NO2aq粒子,而后者是液相RNSaq体系的关键先驱粒子。以NO2aq为起始的液相RNSaq体系主要包含两条路径。其一,通过OHaq的氧化作用生成ONOOHaq/ONOOaq-,并在向溶液深层扩散过程中分解生成NOaq粒子;其二,通过HO2aq的氧化作用生成O2NOOHaq/O2NOOaq-,并在向溶液深层扩散过程中分解生成O2(a)aq粒子。
重要日期
  • 会议日期

    07月16日

    2021

    07月18日

    2021

  • 06月05日 2021

    初稿截稿日期

  • 07月18日 2021

    注册截止日期

主办单位
中国电工技术学会电接触及电弧专业委员会
中国电工技术学会输变电设备专业委员会
中国电工技术学会工程电介质专业委员会
中国电机工程学会变电专业委员会
中国电工技术学会等离子体及应用专委会
IEEE PES电力开断技术委员会(筹)
IET英国工程技术学会西安分会
承办单位
西安交通大学电气工程学院
西安高压电器研究院有限责任公司
电力设备电气绝缘国家重点实验室
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