Добірка наукової літератури з теми "Бар’єрний розряд"

У статті наведено основні методи переробки вуглекислого газу в різні сполуки, окреслено їх переваги й недоліки з погляду можливості їх використання для циркуляційної економіки. Це:- звичайне термічне перетворення вуглекислого газу. У свою чергу, поділяється на розщеп-лення вуглекислого газу та перетворення СО2 у поєднанні з кореактивом, метаном, Н2 або Н2О. Перший спосіб не дуже ефективний і використовується мало. Другий дає змогу отримувати різноманітні органічні сполуки;- сонячна термохімічна конверсія – використання сонячної енергії для термохімічного перетворення. Цей метод не потребує додаткових джерел енергії і не справляє негативного впливу на навколишнє середовище;- фотохімічне перетворення. Цей метод відрізняється від сонячного перетворення тим, що він використовує енергію фотонів для здійснення реакції;- безхімічна конверсія. Таке перетворення сонячної енергії в хімічну є «природним» фотосинтезом для виробництва біопалива;- електрохімічне перетворення. Це метод, при якому електрична енергія подається для створення потенціалу між двома електродами осередку, що дає можливість перетворювати вуглекислий газ на хімічні сполуки;- плазмова технологія перетворення вуглекислого газу. Це метод, який використовує різні типи плазми. Серед розрядів як найбільших джерел плазми, що використовуються для перетворення вуглекислого газу, є діелектричний бар’єрний розряд (також званий «тихим» через «повільні» електрони), мікрохвильова піч, ковзна дуга, тління, корона, іскра та імпульс. Зазначені технології і методи утилізації СО2 можуть використовуватися залежно від по-ставленої задачі, специфіки і можливостей регіону, де планується їх використання.

The energy efficiency of a pulsed barrier discharge in air was investigated when it treated a model water sample in a drop-film state containing an organic dye (methylene blue) with an initial concentration of 50 mg/l. The water consumption was 4 l / min, the characteristic droplet diameter was ~1 mm. Water treatment was carried out in a coaxial discharge chamber with a gas gap of 3.2 mm and additionally in an ozonation chamber. The discharge was generated by short ~ 100 ns voltage pulses of ≈26 kV, which provided a current density with an amplitude of ≈1.3 A/cm2 and a pulse energy of ≈ 140 mJ. The time of decomposition of the impurity and the energy efficiency of the discharge were investigated as a function of the pulse repetition rate of 25−300 Hz. The discharge had the highest energy efficiency at frequencies of 25-50 Hz, at which the energy yield corresponding to 50% decomposition of the impurity is about 100 g/kW h. It is shown that most of ozone, one of the main oxidants generated by the discharge, dissolves in water in the discharge chamber. The concentration of ozone at the outlet from the discharge chamber can reach 2.2 mg/l. The remaining ozone is absorbed by the model solution (about 60%) in the ozonization chamber. References 16, figures 7.

A study of the energy efficiency of the pulsed barrier discharge during water treatment in the aerosol state depending on the energy of the pulses (21-72 mJ), their repetition rate (50-300 Hz), the concentration of organic impurities in water (50-100 mg / l) and water content (1.6−3.2%) in the water-air mixture. The discharge was generated by unipolar short pulses (~ 100 ns) in an electrode system with vertically arranged cylindrical electrodes with a diameter of 2 mm, the distance between which was 2 mm. The highest energy yield, which was obtained by decomposing the impurity by 90%, was 32 g / kWh. In order to determine the influence of water movement parameters on the energy efficiency of a pulsed barrier discharge under similar conditions, the energy efficiency of this type of discharge during water movement in film, drip and aerosol states was compared. It is concluded that water treatment should be carried out in the drip state on the submillimeter size of the drops. In the case of such water movement, the energy efficiency of the pulsed barrier discharge is ≈30% higher than in aerosol. References 15, figures 6, table 1.

The influence of various factors that can affect the efficiency of pulsed barrier discharge treatment in the air of atmospheric pressure of a model sample of contaminated water in the droplet-film state was investigated. The impurity in the water was an organic dye (methylene blue) with an initial concentration of 50 mg / l. Water consumption was 2–4 l / min, the characteristic diameter of the droplets was 1.7 mm, and the film thickness at the electrodes was about 0.15 mm. The water was treated in a flat discharge chamber with gas gaps of 3.36 mm and glass dielectric barriers, and in addition in an ozonation chamber, which used ozone that had not previously been useful. The discharge was excited by short ~ 100 ns pulses from voltage up to 21 kV, which provided the current density amplitude up to 1.7 A / cm2 and their energy up to 140 mJ. The decomposition time of the impurity and the energy efficiency of the discharge depending on the pulse repetition frequency of 25–300 Hz were studied. The discharge had the highest energy efficiency at frequencies of 25-50 Hz, at which the energy yield, which corresponds to 50% decomposition of the impurity, reaches ≈270 g / kWh, and for 90% decomposition − 60 g / kWh. As the pulse energy increases, the transparency of the solution for ultraviolet light increases, which is associated with the splitting of stable benzene rings that is part of the impurity molecule. No noticeable effect of water and gas consumption (0.36-1.5 l / min) on the research results was found. References 16, figures 8.

A technique for calculating the parameters of a magnetic switch as an element of a generator of short high-voltage pulses of tension to coordinate its compatible work with a water treatment chamber by dint of pulse barrier discharge is shown. The expediency and efficiency of using such a switch as an element that, by shunting, the discharge chamber, discharges the barrier to the arrival of the next voltage pulse has been confirmed. It is proved that with the accepted geometrical dimensions of the discharge chamber and the amplitude of the pulse voltage, provided that the magnetic switch is present that it is possible to increase the practical use of electricity by ~ 40% due to that which was accumulated in the dielectric barrier in one discharge. Ref.10, fig. 5.

Робота виконана на кафедрі хімічних технологій та водоочищення Черкаського державного технологічного університету Міністерства освіти і науки України.
Дисертація присвячена питанням розробки технологій інтенсифікації первинних ендотермічних стадій реакцій горіння та окиснення сировини, що містять вуглеводневі гази і тверді вуглеводні, які базуються на використанні направленої дії штучно створеної низькотемпературної плазми з упорядкованим рухом «повільних» електронів в присутності гетерогенного каталізатору та визначення оптимальних умов проведення цих процесів. Розроблений новий напрям в проведенні окиснювальних процесів, який базується на використанні для інтенсифікації первинних ендотермічних стадій реакцій горіння та окиснення сировини, що містить вуглеводневі гази і тверді вуглеводні, низькотемпературної плазми з упорядкованим рухом «повільних» електронів в присутності гетерогенного каталізатору. Штучно створена низькотемпературна нерівноважна плазма, при її короткотривалій дії на об’єкт горіння або окиснення, дає можливість проводити хімічні реакції, які в звичайних умовах можливі при значних енерговитратах або не протікають, або протікають дуже повільно. Мінімізація енерговитрат в процесах, що пропонуються, досягається з використанням каталізу в зоні розряду. Для створення низькотемпературної плазми запропоновано використання бар′єрного та об′ємного розрядів. Цей напрям отримав назву електронно-каталітичний метод. Використання цього методу в процесах горіння і окиснення дозволяє витрачати на процес інтенсифікації ендотермічних стадій значно меншу кількість енергії завдяки використанню енергії «повільних» електронна, на утворення яких впливає нерівноважна плазма. При горінні паливної суміші в предполумьяній зоні значно зменшується вміст води, на руйнування якої витрачалося велика кількість енергії. Замість неї утворюються радикали і іони, теплоємність яких значно менше теплоємності води і завжди має негативне значення. Енергія, яка витрачалася на руйнування, додається до сумарної енергії, що надають електрони і протони. Сумарний енергетичний внесок всіх утворюються при з'єднань, достатній, щоб ініціювати як процес горіння, так і окислення різних з'єднань. Для газової фази досягався додатковий енергетичний ефект в розмірі 12-15% від кількості енергії, що виділяється при звичайному згорянні палива.
Dissertation is devoted to the development of technologies for the intensification of endothermic stages of combustion and oxidation reactions on hydrocarbon gases and solid hydrocarbons based on the directional action of artificially created low-temperature plasmas with the ordered motion of "slow" electrons in the presence of a heterogeneous catalyst and determining the optimum conditions for carrying out these processes. A new direction has been developed in carrying out oxidation processes, which are based on the use of a low-temperature plasma with the ordered motion of "slow" electrons in the presence of a heterogeneous catalyst for the intensification of the endothermic stages of combustion and oxidation reactions on hydrocarbon gases and solid hydrocarbons. An artificially created low-temperature nonequilibrium plasma, with its short-term action on the object of combustion or oxidation, makes it possible to conduct a chemical reaction, which under normal conditions is possible at considerable energy costs, or proceed very slowly. Minimization of energy consumption in the proposed processes is achieved by using catalysis in the discharge zone. To create a low-temperature plasma, it is proposed to use a barrier and volume discharge. This direction was called the electron-catalytic method. The use of this method in combustion and oxidation processes allows a much smaller amount of energy to be expended on the process of intensification of endothermic stages due to the use of the energy of "slow" elecrons, the formation of which is affected by the nonequilibrium plasma. When the fuel mixture burns in the presumed zone, the water content significantly decreases, and a large amount of energy is consumed to destroy it. Instead, radicals and ions are formed, the heat capacity of which is much less than the heat capacity of water and always has a negative value. Energy, which was spent for destruction, is applied to the total energy that exerts electrons and protons. The total energy contribution of all compounds formed during the compounds is sufficient to initiate both the burning process and the oxidation of various compounds. For the gas phase, an additional energy effect was achieved in the amount of 12-15% of the amount of energy released during the usual combustion of fuel.
Диссертация посвящена вопросам разработки технологий интенсификация эндотермических стадий реакций горения і окисления углеводородные газы и твердые углеводороды, которые базируются на использовании направленного действия искусственно созданной низкотемпературной плазм с упорядоченным движением «медленных» электронов в присутствии гетерогенного катализатора и определении оптимальных условий проведения этих процессов. Разработано новое направление в проведении окислительных процессов, которые базируются на использовании низкотемпературной плазмы с упорядоченным движением «медленных» электронов в присутствии гетерогенного катализатора для интенсификация эндотермических стадий реакций горения і окисления на катализаторах углеводородные газы и твердые углеводороды,. Искусственно созданная низкотемпературная неравновесная плазма, при её кратковременном действии на объект горения или окисления, дает возможность проводить химическую реакцию, которые в обычных условиях возможны при значительных энергозатратах, или протекают очень медленно. Минимизация энергозатрат в предлагаемых процессах достигаются при использовании катализе в зоне разряда. Для создания низкотемпературной плазмы предложено использовать барьерный и объемный разряд. Это направление получило название электронно-каталитический метод (ЭКМ). Использования этого метода в процессах горения и окисления позволяет расходовать на процесс интенсификации эндотермических стадий значительно меньшее количество энергии благодаря использованию энергии «медленных» элекронов, на образование которых влияет неравновесная плазма. При горении топливной смеси в предполумьяний зоне значительно уменьшается содержание воды, на разрушение которой расходовалось большое количество энергии. Вместо нее образуются радикалы и ионы, теплоемкость которых значительно меньше теплоемкости воды и всегда имеет отрицательное значение. Энергия, которая тратилась на разрушение, прилагается к суммарной энергии, оказывающих электроны и протоны. Суммарный энергетический вклад всех образующихся при соединений, достаточный, чтобы инициировать как процесс горения, так и окисления различных соединений. Для газовой фазы достигался дополнительный энергетический эффект в размере 12-15% от количества энергии, выделяемую при обычном сгорании топлива. В условиях ЭКМ на химический процесс влияют факторы: упругое и неупругое соприкосновения электронов и частиц, Ионизация, колебательное возбуждение и диссоциация молекул, температурная неоднородность между газовым потоком и потоком низкотемпературной плазмы, резонанс частоты колебаний молекул и электрического разряда. Существенное влияние оказывают диссоциативное прилипания, которое протекает при соприкосновении электронный с молекулой с образованием промежуточного агента - отрицательно заряженного иона, который затем разлагается на фрагменты, один из которых имеет отрицательный заряд и электронное возбуждение. При использовании низкотемпературной плазмы перед зоной реакции возникают резонансные частоты колебаний, которые могут вступать в резонанс с молекулой и инициировать первичные стадии горения и окисления сырья. Для электрического барьерного разряда характерно ряд температурных неоднородностей. При наложении электрического разряда на пламя под действием электромагнитного поля и потока электронов происходит направленное движение положительных частиц, которые образуются в пламени. Под действием электронов количество этих ионов увеличивается. Действие этого направленного движения ионизированных частиц увеличивает скорость процесса горения, благодаря более интенсивному движению частиц и изменении поверхности контакта. Использование ЭКМ интенсификации процесса горения твердого топлива позволяет повысить выход летучих соединений, в составе которых содержатся вещества, теплоты сгорания которых значительно выше, чем теплота сгорания веществ, которые образовались при обычном термолизе. Кроме того, использование ЭКМ приводит к образованию летучих соединений при значительно меньших температурах, что позволяет использовать избыток теплоты, образовавшийся на целевые нужды. Были проведены исследования горения и окисления углеводородных газов, в результате которых установлено: - оптимальные условия проведения электронно-каталитической интенсификации первичных стадий процессов горения и окисления газообразного и твердого топлива. Достигнуты значительные повышения выделения тепла для различных видов топлива. - влияние состава катализаторов на процесс окисления и горения газообразного топлива. Для ЭКМ наиболее эффективны катализаторы, содержащие никель и хром. - влияние параметров напряжения и формы синусоиды тока на процесс горения газообразного топлива. Наибольший эффект достигается при увеличении напряжения разряда и нижней синусоиде тока. Исследован процесс неполного окисления метана с использованием ЭКМ с образованием формальдегида и метанола. Получены зависимости формальдегида при разных составах исходной смеси и температуре. Для процесса сжигания твердого топлива определено влияние напряжения на процесс выделения газообразных веществ при термолизии топлива. Полученные зависимости выделение тепла от напряжения при сжигании антрацита, древесины и пеллет. При использовании ЭКМ в процессах горения достигнуто уменьшение выбросов оксидов углерода (II) до 52% и оксидов азота до 80% при сжигании твердого топлива. Составлены и решены математические модели процессов горения углеводородных газов, угля и древесины, процесса неполного окисления метана и формальдегид. Были предложены методы электронно-каталитической интенсификации процесса горения газообразного топлива, угля и древесины; метод синтеза формальдегида при атмосферном давлении.