论文摘要
随着科技的发展和人们生活水平的提高,环境保护与可持续性发展逐渐成为社会关心的热点问题,同时也成为研究人员的研究重点。柴油机以其动力大、效率高、燃料经济等优点而得到广泛的应用。但是柴油机尾气中较高的PM(即碳烟粒子)和NO_X的排放却限制了柴油机的发展。所以,研究控制柴油机尾气排放的技术具有非常重大的意义。为了降低柴油机尾气中的微粒和NO_X排放,本研究应用低温等离子体理论和静电除尘的理论对利用高压脉冲电晕放电等离子体技术净化柴油机有害物进行了初步研究。在分析电晕荷电的特性和等离子体净化污染物的基础上,设计并自行研制了一套低温等离子体后处理装置,提出了采用湿式针板电晕放电反应器结合旋转火花隙开关式高压脉冲电源的试验方案,并在LF170型单缸柴油机上进行了柴油机微粒捕集和NO_X去除的实验研究,通过改变放电间隙、脉冲电压、脉冲频率等各种参数,研究各参数对净化效率的影响规律,为该项技术在处理发动机尾气中有害气体方面的应用做基础性的实验研究。并得到一些有价值的结论:①反应器在有水的情况下,对柴油机尾气中NO_X的净化效率比反应器在无水的情况下的净化效率更高,因为反应器中水层的存在使反应器中含有大量的气态分子,水分子在高压脉冲电晕放电作用下能够生成活性很大的自由基,这些自由基促进了等离子体氧化NO_X的反应,并且有水还有利于尾气中颗粒物的脱除,因为部分颗粒物会被水吸收。另外反应器中水层的存在还可起到稳定电晕及提供充足的活性自由基的作用;②脉冲电压、脉冲频率、发动机的转速、气体的流量、放电间隙等参数,对颗粒物和NO_X的净化效果具有明显的影响,柴油机尾气中的微粒脱除效率一般在60%左右,NO_X去除效率可以达到20%左右;③脉冲电压越高净化效果越理想(不能高于击穿电压),尾气在反应器中停留的时间越长,脱除效率越高。脉冲频率越高,脱除效率也相应的增加;④脉冲电源电压、脉冲频率与放电间隙是影响微粒去除和NO_X的主要因素。放电间隙的最佳值为12mm,脉冲电压、脉冲频率越高净化效率越高,水面与板状电极之间的距离对反应器净化的效率影响不大;⑤反应器运行时间越长,放电越稳定,效率也越高。这是由于针状电极表面生成一层硝酸盐气溶胶,其物质可以抑制火花放电的发生;⑥高压脉冲电晕放电对柴油机尾气中由碳烟所形成的粉尘有吸附能力,能够达到较高的脉冲电压而不发生反电晕现象,其除尘效率能够达到60%;最后,本文对低温等离子体技术净化处理柴油机尾气排放物的深入研究进行了探讨与展望。
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标签：脉冲电晕论文; 低温等离子体论文; 湿式针板电晕放电论文; 柴油机论文; 微粒论文;