|
|
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.
|
|
|
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.
|
host ::
RSS.