|
|
Diagnostika diafragmového výboje v kapalinách
Dřímalková, Lucie ; Krčma, František (oponent) ; Kozáková, Zdenka (vedoucí práce)
Hlavním cílem této práce je diagnostika diafragmového výboje v kapalinách. Ačkoli byla v posledních letech objevena celá řada aplikací elektrického výboje v kapalinách, vlastní mechanismus vzniku tohoto výboje není dosud znám. Z těchto důvodů se tato práce zaměřila na studium dějů předcházejících samotnému zapálení výboje, zápalného napětí, samotného výboje jak v oblastech náhodného průrazu tak i pravidelnému výboji. Použitím roztoků dvou anorganických solí o různých vodivostech práce zkoumala ovlivnění diafragmového výboje a také celé V-A křivky z hlediska vodivosti a druhu elektrolytu. V poslední části práce zkoumala emisní spektrum produkované výbojem. V teoretické části práce jsou uvedeny mechanismy vzniku výboje v plynech včetně popisu jednotlivých druhů známých výbojů. Jsou také zmíněny základní teorie ke vzniku výboje v kapalinách. Měření probíhalo v reaktoru rozděleném dielektrickou přepážkou (diafragmou) s dírkou uprostřed na dva elektrodové prostory. Diafragma byla zhotovena z polyetylentereftalátu a dírka měla počáteční průměr 0,4 mm. Nerezové elektrody byly umístěny ve stejné vzdálenosti od diafragmy (2 cm) v držácích umístěných symetricky s diafragmou. Časově rozlišené charakteristiky průběhu proudu a napětí byly zaznamenávány pomocí dvoukanálového osciloskopu, který snímal jejich výstupní hodnoty. Hodnoty byly zaznamenávány za postupného zvyšování stejnosměrného napětí po cca 50 V, po dosažení pravidelně hořícího výboje bylo napětí postupně snižováno. Proměřovány byly sodné roztoky síranu a fosforečnanu při šesti různých vodivostech. Výbojem emitované záření bylo snímáno křemenným vláknem a přiváděno do spektrometru Jobin Yvon TRIAX 550. Emitované záření bylo zkoumáno pouze u jednoho druhu roztoku o dvou vodivostech. Ve výsledkové části jsou uvedeny veškeré závislosti a zákonitosti, na které se přišlo během měření a porovnávání veškerých naměřených dat. Naměřené dynamické charakteristiky stanovují zápalné napětí, popisují průběhu proudu a napětí určitých částí V-A charakteristik. Práce porovnává, jak na V-A charakteristiky působí změna vodivosti a také druhu anorganické soli. Zvýšením vodivosti se měřená charakteristická křivka posune směrem k nižšímu napětí, což znamená, že dojde ke snížení zápalného napětí. Změní-li se anorganická sůl, dochází ke změně napětí, při kterém začnou vznikat bublinky v okolí diafragmové membrány. Tato změna však žádným významným způsobem neovlivňuje zápalné napětí, jehož hodnoty si jsou ve stejných vodivostech velice blízké. Poslední část práce se zabývala optickou emisní spektroskopií výboje. Ve spektrech byly identifikovány čáry OH radikálu, jejichž intenzita v podstatě nezávisí na koncentraci soli. Práce ukázala jednotlivé děje probíhající v okolí diafragmy při přivádění stejnosměrného napětí na elektrody v roztoku až do okamžiku zapálení diafragmového výboje. Dále jsou prezentovány výsledky, jak tyto jednotlivé děje ovlivňuje změna vodivosti či elektrolytu. Bylo zjištěno, kdy nastává zapálení výboje a jeho závislost na vodivosti roztoku. Optická emisní spektrometrie nám objasnila, co obsahuje záření emitované výbojem.
|
|
|
Elektrické charakteristiky diafragmového výboje v roztocích elektrolytů
Dřímalková, Lucie ; Slavíček, Pavel (oponent) ; Kozáková, Zdenka (vedoucí práce)
Hlavním cílem této diplomové práce je diagnostika diafragmového výboje ve vodných roztocích elektrolytů (především NaCl) a popis konkrétních procesů probíhajících před a po zapálení výboje. Ke generaci výboje se využívá stabilizovaného repulzního stejnosměrného vysokonapěťového zdroje generujícího napětí do 2 kV. Ačkoli byla v posledních letech objevena celá řada aplikací elektrického výboje v kapalinách, vlastní mechanismus vzniku tohoto výboje není dosud znám. Z tohoto důvodu je tato práce zaměřena na studium dějů předcházejících zapálení výboje, parametry zapálení výboje a na samotný výboj jak v oblasti náhodného průrazu, tak i pravidelného výboje . Teoretická část popisuje možné mechanismy vzniku výboje ve vodných roztocích včetně stručného popisu vybraných druhů známých výbojů v kapalné fázi. Diafragmový výboj je jedním z mnoho typů elektrických výbojů generovaných ve vodě. Ve skutečnosti je elektrický výboj nízkoteplotní nerovnovážné plazma, které je generováno pomocí vysokého napětí. V plazmových kanálcích (tzv. „streamerech“) dochází k celé řadě fyzikálních a chemických procesů. Mezi fyzikální procesy se řadí působení silného elektrického pole, generace rázové vlny a v neposlední řadě emise elektromagnetického záření ve viditelné a ultra-fialové oblasti. Mezi nejdůležitější chemické procesy patří generace aktivních látek a částic, zejména peroxidu vodíku a OH radikálů. V této práci jsou využívány tři reaktory o různém objemu (4 l, 100 ml a 50 ml) s diafragmovou konfigurací. Výboj je tvořen v otvoru (dírce) v diafragmě, která odděluje oba elektrodové prostory reaktoru. Výboj je generován pomocí repulzního stejnosměrného vysokého napětí o velikosti do 4 kV. Elektrody jsou vyrobeny z nerezové oceli nebo platiny a jsou umístěny v proměnné vzdálenosti od diafragmy v obou elektrodových prostorech. Diafragma je vyrobena z PET nebo Shapal-MTM keramiky s proměnnou tloušťkou (0,2-2 mm), v níž je vždy centrální otvor s vnitřním průměrem 0,2-1,5 mm. Časově rozlišené charakteristiky průběhu proudu a napětí jsou zaznamenávány pomocí čtyřkanálového osciloskopu, který snímá jejich výstupní hodnoty. Velikosti napětí i proudu jsou zaznamenávány za postupného zvyšování stejnosměrného napětí s krokem po cca 100 V. Proměřovány jsou roztoky elektrolytu chloridu sodného při pěti vodivostech. Naměřené časově rozlišené charakteristiky napětí a proudu umožňují stanovení zápalných napětí, popisují průběh proudu a napětí určitých částí V-A charakteristiky. Je prokázáno, že se zvyšující se vzdáleností elektrod od diafragmy se snižuje napětí potřebné pro zapálení výboje. Nicméně, změna vzdálenosti elektrod od 4 cm dále již nevyvolává žádné významné změny zápalného napětí. Vliv průměru dírky v diafragmě není ve studovaném rozmezí zřejmý, ale je pozorováno mírné zvýšení zápalného napětí s rostoucím průměrem dírky. Zvýšení tloušťky diafragmy posune naměřenou křivku V-A charakteristiky směrem k nižším napětím. Práce ukazuje, jak je V-A charakteristika závislá na změně vodivosti a také na druhu anorganických solí. Zvýšením vodivosti se měřená charakteristická V-A křivka posouvá směrem k nižšímu napětí, což znamená, že zápalné napětí se snižuje. Velikost reaktoru nemá žádný vliv na procesy před ani po zapálení výboje.
|
|
|
Diagnostika diafragmového výboje ve vodných roztocích a jeho aplikace pro povrchovou úpravu nanomateriálů
Dřímalková, Lucie ; Brablec, Antonín (oponent) ; Janda,, Mário (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Přesný mechanizmus samotného zapálení výboje v roztocích není dosud znám, ačkoli v posledních několika letech došlo k velkému pokroku a přiblížením, z nichž některá jsou nastíněna v teoretické části práce. Tato práce je rozdělena na dvě experimentální části. První část se zabývá diagnostikou diafragmového výboje v roztocích elektrolytů a druhá část je zaměřena na jeho využití k rozpadu aglomerátů (vyšší homogenizaci distribuce) uhlíkových nanotrubek v roztocích. V experimentu 1 se k diagnostice diafragmového výboje v roztocích elektrolytu používaly tři různě velké reaktory (4 l, 100 ml, 50 ml) s diafragmovou konfigurací. Diagnostika probíhala pomocí časových záznamů proudu a napětí s doplněním synchronizovaných snímků z ICCD kamery, které byly zapojeny do čtyřkanálového osciloskopu. V-A charakteristiku lze popsat pomocí tří dějů probíhajících v roztoku elektrolytu za postupného zvyšování napětí. Za postupného zvyšování napětí v roztoku dochází nejdříve k elektrolýze. Další fáze je tvorba mikrobublin či bublin, která je na křivce charakteristická mírným poklesem nárůstu procházejícího proudu. Prudkým nárůstem procházejícího proudu je zase charakteristická poslední fáze a to výbojová fáze. Vzdálenost elektrod od diafragmy nijak významně neovlivňuje V-A charakteristiku. S vyšším průměrem dírky prochází vyšší proud, což však nemá vliv na počátek generace bublin či zápalné napětí. Čím je tloušťka diafragmy vyšší, tím je potřeba vyšší napětí k počátku generace bublin a následně i k zapálení výboje. Porovnáním napětí počátku generace bublin a zápalných napětí pro PET diafragmy a diafragmy z keramiky nebyl zjištěn žádný zásadní rozdíl. Jedním z nejdůležitějších parametrů je vodivost roztoku elektrolytu. Čím vyšší je vodivost roztoku, tím je potřeba nižší napětí pro počátek generace bublin a také dochází ke generaci výboje při nižším zápalném napětí. Druhá experimentální část je zaměřena na zkoumání vlivu diafragmového výboje na uhlíkové nanotrubky. Pro úpravu uhlíkových nanočástic se používá speciálně navržený reaktor ve tvaru U. Jako elektrolytický roztok je používána vodovodní voda a vodné roztoky organických sloučenin. Výboj je generován pomocí nepulzního stejnosměrného zdroje s napětím v rozmezí 0 – 2,8 kV přiváděným na platinové elektrody umístěné v roztoku elektrolytu. Výsledky měření prokázaly, že diafragmový výboj má pozitivní účinky na rozmotání shluků a aglomerátů uhlíkových nanotrubek. Primární účinek na rozmotání mají pravděpodobně rázové vlny generované výbojem. Ukázalo se, že ošetření plazmatem v katodovém a anodovém prostoru se liší. Ošetření plazmatem v anodovém prostoru má mnohem vyšší účinky než v katodovém. Účinky rozmotání uhlíkových nanotrubek roztoku jsou dlouhodobé a neztrácí svůj efekt ani po několika měsících. Pomocí infračervené spektroskopie nebyly zjištěny žádné významné změny ve struktuře plazmatem ošetřených nanotrubek.
|
|
|
Diagnostika diafragmového výboje ve vodných roztocích a jeho aplikace pro povrchovou úpravu nanomateriálů
Dřímalková, Lucie ; Brablec, Antonín (oponent) ; Janda,, Mário (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Přesný mechanizmus samotného zapálení výboje v roztocích není dosud znám, ačkoli v posledních několika letech došlo k velkému pokroku a přiblížením, z nichž některá jsou nastíněna v teoretické části práce. Tato práce je rozdělena na dvě experimentální části. První část se zabývá diagnostikou diafragmového výboje v roztocích elektrolytů a druhá část je zaměřena na jeho využití k rozpadu aglomerátů (vyšší homogenizaci distribuce) uhlíkových nanotrubek v roztocích. V experimentu 1 se k diagnostice diafragmového výboje v roztocích elektrolytu používaly tři různě velké reaktory (4 l, 100 ml, 50 ml) s diafragmovou konfigurací. Diagnostika probíhala pomocí časových záznamů proudu a napětí s doplněním synchronizovaných snímků z ICCD kamery, které byly zapojeny do čtyřkanálového osciloskopu. V-A charakteristiku lze popsat pomocí tří dějů probíhajících v roztoku elektrolytu za postupného zvyšování napětí. Za postupného zvyšování napětí v roztoku dochází nejdříve k elektrolýze. Další fáze je tvorba mikrobublin či bublin, která je na křivce charakteristická mírným poklesem nárůstu procházejícího proudu. Prudkým nárůstem procházejícího proudu je zase charakteristická poslední fáze a to výbojová fáze. Vzdálenost elektrod od diafragmy nijak významně neovlivňuje V-A charakteristiku. S vyšším průměrem dírky prochází vyšší proud, což však nemá vliv na počátek generace bublin či zápalné napětí. Čím je tloušťka diafragmy vyšší, tím je potřeba vyšší napětí k počátku generace bublin a následně i k zapálení výboje. Porovnáním napětí počátku generace bublin a zápalných napětí pro PET diafragmy a diafragmy z keramiky nebyl zjištěn žádný zásadní rozdíl. Jedním z nejdůležitějších parametrů je vodivost roztoku elektrolytu. Čím vyšší je vodivost roztoku, tím je potřeba nižší napětí pro počátek generace bublin a také dochází ke generaci výboje při nižším zápalném napětí. Druhá experimentální část je zaměřena na zkoumání vlivu diafragmového výboje na uhlíkové nanotrubky. Pro úpravu uhlíkových nanočástic se používá speciálně navržený reaktor ve tvaru U. Jako elektrolytický roztok je používána vodovodní voda a vodné roztoky organických sloučenin. Výboj je generován pomocí nepulzního stejnosměrného zdroje s napětím v rozmezí 0 – 2,8 kV přiváděným na platinové elektrody umístěné v roztoku elektrolytu. Výsledky měření prokázaly, že diafragmový výboj má pozitivní účinky na rozmotání shluků a aglomerátů uhlíkových nanotrubek. Primární účinek na rozmotání mají pravděpodobně rázové vlny generované výbojem. Ukázalo se, že ošetření plazmatem v katodovém a anodovém prostoru se liší. Ošetření plazmatem v anodovém prostoru má mnohem vyšší účinky než v katodovém. Účinky rozmotání uhlíkových nanotrubek roztoku jsou dlouhodobé a neztrácí svůj efekt ani po několika měsících. Pomocí infračervené spektroskopie nebyly zjištěny žádné významné změny ve struktuře plazmatem ošetřených nanotrubek.
|
|
|
Elektrické charakteristiky diafragmového výboje v roztocích elektrolytů
Dřímalková, Lucie ; Slavíček, Pavel (oponent) ; Kozáková, Zdenka (vedoucí práce)
Hlavním cílem této diplomové práce je diagnostika diafragmového výboje ve vodných roztocích elektrolytů (především NaCl) a popis konkrétních procesů probíhajících před a po zapálení výboje. Ke generaci výboje se využívá stabilizovaného repulzního stejnosměrného vysokonapěťového zdroje generujícího napětí do 2 kV. Ačkoli byla v posledních letech objevena celá řada aplikací elektrického výboje v kapalinách, vlastní mechanismus vzniku tohoto výboje není dosud znám. Z tohoto důvodu je tato práce zaměřena na studium dějů předcházejících zapálení výboje, parametry zapálení výboje a na samotný výboj jak v oblasti náhodného průrazu, tak i pravidelného výboje . Teoretická část popisuje možné mechanismy vzniku výboje ve vodných roztocích včetně stručného popisu vybraných druhů známých výbojů v kapalné fázi. Diafragmový výboj je jedním z mnoho typů elektrických výbojů generovaných ve vodě. Ve skutečnosti je elektrický výboj nízkoteplotní nerovnovážné plazma, které je generováno pomocí vysokého napětí. V plazmových kanálcích (tzv. „streamerech“) dochází k celé řadě fyzikálních a chemických procesů. Mezi fyzikální procesy se řadí působení silného elektrického pole, generace rázové vlny a v neposlední řadě emise elektromagnetického záření ve viditelné a ultra-fialové oblasti. Mezi nejdůležitější chemické procesy patří generace aktivních látek a částic, zejména peroxidu vodíku a OH radikálů. V této práci jsou využívány tři reaktory o různém objemu (4 l, 100 ml a 50 ml) s diafragmovou konfigurací. Výboj je tvořen v otvoru (dírce) v diafragmě, která odděluje oba elektrodové prostory reaktoru. Výboj je generován pomocí repulzního stejnosměrného vysokého napětí o velikosti do 4 kV. Elektrody jsou vyrobeny z nerezové oceli nebo platiny a jsou umístěny v proměnné vzdálenosti od diafragmy v obou elektrodových prostorech. Diafragma je vyrobena z PET nebo Shapal-MTM keramiky s proměnnou tloušťkou (0,2-2 mm), v níž je vždy centrální otvor s vnitřním průměrem 0,2-1,5 mm. Časově rozlišené charakteristiky průběhu proudu a napětí jsou zaznamenávány pomocí čtyřkanálového osciloskopu, který snímá jejich výstupní hodnoty. Velikosti napětí i proudu jsou zaznamenávány za postupného zvyšování stejnosměrného napětí s krokem po cca 100 V. Proměřovány jsou roztoky elektrolytu chloridu sodného při pěti vodivostech. Naměřené časově rozlišené charakteristiky napětí a proudu umožňují stanovení zápalných napětí, popisují průběh proudu a napětí určitých částí V-A charakteristiky. Je prokázáno, že se zvyšující se vzdáleností elektrod od diafragmy se snižuje napětí potřebné pro zapálení výboje. Nicméně, změna vzdálenosti elektrod od 4 cm dále již nevyvolává žádné významné změny zápalného napětí. Vliv průměru dírky v diafragmě není ve studovaném rozmezí zřejmý, ale je pozorováno mírné zvýšení zápalného napětí s rostoucím průměrem dírky. Zvýšení tloušťky diafragmy posune naměřenou křivku V-A charakteristiky směrem k nižším napětím. Práce ukazuje, jak je V-A charakteristika závislá na změně vodivosti a také na druhu anorganických solí. Zvýšením vodivosti se měřená charakteristická V-A křivka posouvá směrem k nižšímu napětí, což znamená, že zápalné napětí se snižuje. Velikost reaktoru nemá žádný vliv na procesy před ani po zapálení výboje.
|
|
|
Diagnostika diafragmového výboje v kapalinách
Dřímalková, Lucie ; Krčma, František (oponent) ; Kozáková, Zdenka (vedoucí práce)
Hlavním cílem této práce je diagnostika diafragmového výboje v kapalinách. Ačkoli byla v posledních letech objevena celá řada aplikací elektrického výboje v kapalinách, vlastní mechanismus vzniku tohoto výboje není dosud znám. Z těchto důvodů se tato práce zaměřila na studium dějů předcházejících samotnému zapálení výboje, zápalného napětí, samotného výboje jak v oblastech náhodného průrazu tak i pravidelnému výboji. Použitím roztoků dvou anorganických solí o různých vodivostech práce zkoumala ovlivnění diafragmového výboje a také celé V-A křivky z hlediska vodivosti a druhu elektrolytu. V poslední části práce zkoumala emisní spektrum produkované výbojem. V teoretické části práce jsou uvedeny mechanismy vzniku výboje v plynech včetně popisu jednotlivých druhů známých výbojů. Jsou také zmíněny základní teorie ke vzniku výboje v kapalinách. Měření probíhalo v reaktoru rozděleném dielektrickou přepážkou (diafragmou) s dírkou uprostřed na dva elektrodové prostory. Diafragma byla zhotovena z polyetylentereftalátu a dírka měla počáteční průměr 0,4 mm. Nerezové elektrody byly umístěny ve stejné vzdálenosti od diafragmy (2 cm) v držácích umístěných symetricky s diafragmou. Časově rozlišené charakteristiky průběhu proudu a napětí byly zaznamenávány pomocí dvoukanálového osciloskopu, který snímal jejich výstupní hodnoty. Hodnoty byly zaznamenávány za postupného zvyšování stejnosměrného napětí po cca 50 V, po dosažení pravidelně hořícího výboje bylo napětí postupně snižováno. Proměřovány byly sodné roztoky síranu a fosforečnanu při šesti různých vodivostech. Výbojem emitované záření bylo snímáno křemenným vláknem a přiváděno do spektrometru Jobin Yvon TRIAX 550. Emitované záření bylo zkoumáno pouze u jednoho druhu roztoku o dvou vodivostech. Ve výsledkové části jsou uvedeny veškeré závislosti a zákonitosti, na které se přišlo během měření a porovnávání veškerých naměřených dat. Naměřené dynamické charakteristiky stanovují zápalné napětí, popisují průběhu proudu a napětí určitých částí V-A charakteristik. Práce porovnává, jak na V-A charakteristiky působí změna vodivosti a také druhu anorganické soli. Zvýšením vodivosti se měřená charakteristická křivka posune směrem k nižšímu napětí, což znamená, že dojde ke snížení zápalného napětí. Změní-li se anorganická sůl, dochází ke změně napětí, při kterém začnou vznikat bublinky v okolí diafragmové membrány. Tato změna však žádným významným způsobem neovlivňuje zápalné napětí, jehož hodnoty si jsou ve stejných vodivostech velice blízké. Poslední část práce se zabývala optickou emisní spektroskopií výboje. Ve spektrech byly identifikovány čáry OH radikálu, jejichž intenzita v podstatě nezávisí na koncentraci soli. Práce ukázala jednotlivé děje probíhající v okolí diafragmy při přivádění stejnosměrného napětí na elektrody v roztoku až do okamžiku zapálení diafragmového výboje. Dále jsou prezentovány výsledky, jak tyto jednotlivé děje ovlivňuje změna vodivosti či elektrolytu. Bylo zjištěno, kdy nastává zapálení výboje a jeho závislost na vodivosti roztoku. Optická emisní spektrometrie nám objasnila, co obsahuje záření emitované výbojem.
|
host ::
RSS.