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放电臭氧发生器的电场和电子能量分布


臭氧产率低下严重制约了臭氧的大规模应用。混合放电被认为是一种非常有前途的臭氧发生形式,能大幅度提高臭氧浓度和臭氧产率。四平臭氧发生器然而目前针对混合放电臭氧发生的研究仅限于宏观的表象研究,而未进行深层次的基础研究。本文作者前期已经对混合放电臭氧发生的电能转换和热能转移这一核心问题进行了深入探索,将传热模型成功引入到混合放电臭氧发生器中,模拟并实验验证了混合放电臭氧发生器的温度分布情况,揭示了混合放电臭氧发生器的电能转换和传热特性。在此基础上,本文针对另外1个核心问题—电场和电子能量分布进行探索,以期揭示混合放电臭氧发生器的电场和电子能量分布特性。然后再结合后期的混合放电臭氧发生反应动力学研究共同完整地解构混合放电臭氧高效发生机理,并为混合放电臭氧发生器的优化设计提供依据。

 主要结论包括:1)在无网孔和远离网孔的区域,电场分布比较均匀,而在有网孔存在的区域附近,电场强度表现出剧烈的波动现象;2)IESDO类型、CESDO类型和CISDO类型这3种类型混合放电臭氧发生器在内放电空间的平均折合电场强度分别为420.5 Td、409.1 Td和731.6 Td,平均电子能量分别为9.946 eV、9.778 eV和15.74 eV;在外放电空间的平均折合电场强度分别为391.3 Td、213.5 Td和184.1 Td,平均电子能量分别为9.497 eV、6.457 eV、5.799 eV;3)由于外放电空间在臭氧产生过程中取决定性作用,因此从电子能量分布角度分析,3种类型混合放电臭氧发生器的优劣排序为IESDO类型>CESDO类型>CISDO类型,与实验结果相符合;4)对IESDO类型混合放电臭氧发生器内外放电空间分别进行单独模拟时的电场强度基本与整体模拟一致,这表明混合放电臭氧发生器的放电间隙中电场强度并没有因为电极数目的增多而产生叠加现象。