DOI: https://doi.org/10.15407/techned2019.05.017

УДК 537.523.9

ОДНОРІДНІСТЬ ІМПУЛЬСНОГО БАР’ЄРНОГО РОЗРЯДУ В АТМОСФЕРНОМУ ПОВІТРІ ЗА ПРИСУТНОСТІ ВОДИ В КРАПЛИННО-ПЛІВКОВОМУ СТАНІ

Автори
І.В. Божко*, канд.техн.наук, В.О. Берека**
Інститут електродинаміки НАН України,
пр. Перемоги, 56, Київ, 03057, Україна,
e-mail: This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it
* ORCID ID : http://orcid.org/0000-0002-7955-246X
** ORCID ID : http://orcid.org/0000-0003-0888-2864

Досліджено утворення однорідного бар’єрного розряду в повітряному проміжку атмосферного тиску між плоско-паралельними електродами за наявності води в краплинно-плівковому стані внаслідок дії уніполярних імпульсів напруги тривалістю менше 100 нс із фронтами близько 40 нс та амплітудою до 28 кВ. Дослідження виконувалися за товщини діелектричного бар’єра 2 мм на одному з електродів та довжини газового проміжку 3 мм. Характерні розміри крапель водопровідної води становили 1 мм, а її плівки на стінках газового проміжку порядку 0,1 мм. Показано, що із зростанням частоти повторення імпульсів напруги понад 300 Гц розряд стає неоднорідним: у газовому проміжку виникають зони з більш яскравими ниткоподібними утвореннями. У разі поперечної продувки газового проміжку повітрям, швидкість якого на вході в електродну систему складає близько 0,6 м/с, гранична частота переходу розряду в неоднорідний підвищується до 500 Гц і вище. Однорідний розряд мав такі характерні амплітудні значення: напруженість електричного поля в газовому проміжку близько 60 кВ/см, густина струму – 2,6 А/см², концентрація електронів – 8,5·10¹¹ см^-3 та їхня середня енергія – 3,7 еВ. Бібл. 12, рис. 7.

Ключові слова: однорідний та неоднорідний імпульсний бар’єрний розряд, повітря атмосферного тиску, краплі та плівка води.

Надійшла                          26.03.2019
Остаточний варіант        23.04.2019
Підписано до друку        01.08.2019

УДК 537.523.9

ОДНОРОДНОСТЬ ИМПУЛЬСНОГО БАРЬЕРНОГО РАЗРЯДА В ВОЗДУХЕ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ В ПРИСУТСТВИИ ВОДЫ В КАПЕЛЬНО-ПЛЕНОЧНОМ СОСТОЯНИИ

Авторы
И.В. Божко, канд.техн.наук, В.О. Берека
Институт электродинамики НАН Украины,
пр. Победы, 56, Киев, 03057, Украина,
e-mail: This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it

Показана возможность создания в воздухе атмосферного давления в плоскопараллельном промежутке при наличии в нем воды в капельно-пленочном состоянии однородного импульсного барьерного разряда, который инициировался униполярными импульсами напряжения с амплитудой до 28 кВ и имевших фронты ≈ 40 нс. Исследования проводились при толщинах: диэлектрического барьера на одном из электродов – 2 мм, газового промежутка – 3 мм. Характерные размеры капель водопроводной воды составляли 1 мм, а ее пленки на стенках газового промежутка ~0,1 мм. Для этих условий были достигнуты такие амплтудные параметры разряда: напряженность електрического поля в газовом промежутке около 60 кВ/см, плотность тока – 2,6 А/см², концентрация електронов – 8,5·10¹¹ см^-3 при их средней энергии – 3,7 еВ. При увеличении частоты повторения импульсов напряжения более 300 Гц разряд становится неоднородным: в газовом промежутке появляются зоны с яркими нитеобразными образованиями. Граничная частота перехода разряда в неоднородную форму становится существенно выше (более 500 Гц) при поперечной продувке газового промежутка воздухом, скорость которого на входе в электродную систему составляет ≈ 0,6 м/с. Библ. 12, рис. 7.

Ключевые слова: однородный и неоднородный импульсный барьерный разряд, воздух, атмосферное давление, капли и пленка воды.

Поступила                               26.03.2019
Окончательный вариант     23.04.2019
Подписано в печать             01.08.2019

Література

1. Ulrich Kogelschatz. Dielectric-barrier Discharges: Their History, Discharge Physics, and Industrial Applications. Plasma Chemistry and Plasma Processing. 2003. Vol. 23. Issue 1. Pp. 1–46. DOI: https://doi.org/10.1023/A:1022470901385
2. Samoilovich V.G., Gibalov V.I., Kozlov K.V. Physical chemistry of the barrier discharge. Moskva: Moskovskii Gosudarstvennyi Universitet, 1989. 175 p. (Rus)
3. Golubovskii Yu.B., Maiorov V.A., Behnke J.F., Tepper J., Lindmayer M. Study of the homogeneous glow-like discharge in nitrogen at atmospheric pressure. Journal of Physics D: Applied Physics. 2004. Vol. 37. Pp. 1346–1356.
4. Walsh J.L., Konga M.G. 10 ns pulsed atmospheric air plasma for uniform treatment of polymeric surfaces. Applied Physics Letters. 2007. Vol. 91. Pp. 251504 (3 pp).DOI: https://doi.org/10.1063/1.2825576
5. Shao Tao, Long Kaihua, Zhang Cheng, Yan Ping, Zhang Shichang, Pan Ruzheng. Experimental study on repetitive unipolar nanosecond-pulse dielectric barrier discharge in air at atmospheric pressure. Journal of Physics D: Applied Physics. 2008. Vol. 41. P. 215203 (8 pp). DOI: https://doi.org/10.1088/0022-3727/41/21/215203
6. Shuai Zhang, Li Jia, Wen-chun Wang , De-zheng Yang, Kai Tang, Zhi-jie Liu. The in?uencing factors of nanosecond pulse homogeneous dielectric barrier discharge in air. Spectrochimica Acta. Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 2014. Vol. 117. Pp. 535–540. DOI: https://doi.org/10.1016/j.saa.2013.08.051
7. Bozhko I.V., Karlov A.N., Kondratenko I.P., Charnyj D.V. Development of complex for water treatment with pulse barrier discharge. Tekhnichna Elektrodynamika. 2017. No 6. Pp. 80–86. (Ukr). DOI: https://doi.org/10.15407/techned2017.06.080
8. Bo Jiang, Jingtang Zheng, Shi Qiu, Qinhui Zhang, Zifeng Yan, Qingzhong Xue. Review on electrical discharge plasma technology for wastewater. Chemical Engineering Journal. 2014. No 236. Pp. 348-363. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2013.09.090
9. Shen Zhao, Chunjing Hao, Di Xu, Yiyong Wen, Jian Qiu, Kefu Liu. Effect of Electrical Parameters on Energy Yield of Organic Pollutant Degradation in a Dielectric Barrier Discharge Reactor. IEEE Transactions on Plasma Science. 2017. Vol. 45. Issue 6. Pр. 1043 – 1050. DOI: https://doi.org/10.1109/TPS.2017.2691726
10. Gnapowski E., Gnapowski S., Pytka Ja. Effect of Mesh Geometry on Power, Efficiency, and Homogeneity of Barrier Discharges in the Presence of Glass Dielectric. IEEE Transactions on Plasma Science. 2018. Vol. 46. Issue 10. Pp. 3493 – 3498. DOI: https://doi.org/10.1109/TPS.2018.2816065
11. Bozhko I.V., Serdyuk Y.V. Determination of Energy of a Pulsed Dielectric Barrier Discharge and Method for Increasing Its Efficiency. IEEE Transactions on Plasma Science. 2017. Vol. 45. Issue 12. Pp. 3064 – 3069. DOI: https://doi.org/10.1109/TPS.2017.2760888
12. Yukinori Sakiyama, David B. Graves, Hung-Wen Chang, Tetsuji Shimizu, Gregor E., Morfill J. Plasma chemistry model of surface microdischarge in humid air and dynamics of reactive neutral species. Journal of Physics D: Applied Physics. 2012. Vol. 45. P. 425201 (19 pp). DOI: https://doi.org/10.1088/0022-3727/45/42/425201

PDF