液相脈沖放電效應(yīng)及管線防生物附著的研究.pdf

1、液相高壓脈沖放電技術(shù)采用在兩個(gè)電極之間施加脈沖高壓，使兩電極在水中形成液相放電，放電過程同時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)力沖擊波、紫外線，各種活性自由基和強(qiáng)電場(chǎng)。前人對(duì)液相脈沖放電各種效應(yīng)的研究均僅限于單方面，液相放電所產(chǎn)生多方面的效應(yīng)還沒有被綜合考慮，特別是各種效應(yīng)如自由基，電場(chǎng)，紫外線輻射，沖擊波的相對(duì)貢獻(xiàn)率，至今未得到詳細(xì)的研究。本文對(duì)液相放電機(jī)理及其應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)研究，主要結(jié)論有以下幾點(diǎn):
　　首先，采用針-板液相放電反應(yīng)器，通過不同材料的小管

2、將放電產(chǎn)生的各種效應(yīng)進(jìn)行了分離，深入調(diào)查了液相放電的多重效應(yīng)如沖擊波、紫外線，強(qiáng)電場(chǎng)和各種活性自由基的作用效果及其所占比例關(guān)系。在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，距放電點(diǎn)的距離（d)和峰值電壓變化對(duì)紫外線殺菌所起作用基本沒影響。與紫外線不同，隨著距離d增加，沖擊波對(duì)殺菌所起作用降低。實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，峰值電壓變化對(duì)沖擊波殺菌作用比例幾乎沒有影響。距放電點(diǎn)的距離(d)對(duì)電場(chǎng)殺菌有著非常明顯的影響。距離放電中心軸越遠(yuǎn)，電場(chǎng)對(duì)殺菌所起作用越小。放電中心軸處，紫外線、沖

3、擊波、電場(chǎng)對(duì)細(xì)菌殺滅所起作用近似值分別為30.8±4.8％、36.1±5.5、12.7±1.8％，由此推算出活性自由基所起作用約為20.4±2.5％。
　　其次，設(shè)計(jì)了一個(gè)4m長(zhǎng)管的大型水中放電裝置，采用棒-棒式電極，液相中直接放電的形式，利用壓力傳感器測(cè)定沖擊波峰值壓力大小及其傳播特性。沖擊波在水下傳播速度為1500m/s。電極間距不變，隨著電壓的升高，沖擊波增大。在本實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，經(jīng)多點(diǎn)實(shí)驗(yàn)平均計(jì)算出沖擊波強(qiáng)度經(jīng)驗(yàn)公式為Pr=2

4、.56E·e-0.4831r。放電電壓保持不變，實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)當(dāng)電極間距從3mm增加到7mm，沖擊波峰值壓力先升高后降低。峰值電流相同條件下，電極間距越大的沖擊波壓力值越大。主要是因?yàn)殡姽β蕦?duì)等離子體通道的擊穿時(shí)間依賴于與峰值電流和通道等效電阻。電極間距增加，等離子通道的等效電阻增加。因此，電流為常量，電極間距增加，等離子體通道電功率增加。脈沖能量與沖擊波峰值壓力呈線性關(guān)系，能量越高，沖擊波峰值壓力越大。
　　第三，液相放電能有效利用

5、沖擊波作用范圍廣的特點(diǎn)，以及紫外線和自由基有效擴(kuò)散，最大限度地利用了能量，單次放電即可實(shí)現(xiàn)大范圍的有效作用。利用液相高壓脈沖放電產(chǎn)生的沖擊波、紫外線聯(lián)合作用遠(yuǎn)距離處理管道內(nèi)污損生物紫貽貝，并對(duì)紫貽貝附著率及死亡率進(jìn)行了調(diào)查，同時(shí)對(duì)紫貽貝的生物活性進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，探討了液相高壓脈沖放電遠(yuǎn)距離處理污損生物的可行性。實(shí)驗(yàn)表明，提高脈沖峰值電壓、增加輸出能量、低頻長(zhǎng)時(shí)間、多次處理短時(shí)間對(duì)紫貽貝的去除均有較好的效果，反之則相反。同時(shí)，放電處理可以有效