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固体表面近傍の電荷移動を伴う熱・物質移動におよぼす大気圧下非平衡プラズマの影響

大气压下非平衡等离子体对固体表面附近伴随电荷转移的传热传质的影响

基本信息

批准号：
09750223
负责人：
野崎智洋
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Gifu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

大気圧下非平衡プラズマにおいて,高効率な物質変換プロセスを実現するためには,プラズマ反応場の温度制御が重要な課題である.そこで今年度の研究では,プラズマの冷却効果が高いことで知られる沿面放電を対象に,大気圧下非平衡プラズマの伝熱機構の解明を試みた.プラズマ伝熱では,通常の温度勾配に基づく熱移動に加え,荷電粒子や活性種を介した熱移動も生じることが特徴である.そこで,比較的大きなエネルギーを輸送すると考えられる準安定励起種に着目し,空気,窒素,アルゴン,二酸化炭素による噴流下で沿面放電を形成し,プラズマから誘電体に伝達された熱流量を測定した.以下に,本研究で得られた主な結果を示す.1. 準安定励起種が壁面への伝熱量におよぼす影響準安定励起準位を持たない二酸化炭素では,消費電力の約90%が熱として誘電体に伝達された.続いて,空気(75%)>窒素(64%)>アルゴン(60%)の順で誘電体への伝熱量が低下した.準安定励起種を介したエネルギー輸送により,沿面放電から誘電体への伝熱量が低下することが明らかとなった.2. 高周波高電圧電源の開発パワーデバイスを用いた大電力高速スイッチングにより,5kHz〜150kHzの正弦波高電圧を発生する回路を開発した.本回路を用いれば,繰返し周波数20kHzのパルス電圧を発生することも可能である.3. 電圧-電流特性の評価放電維持電圧-放電電荷特性は,気体の種類,周波数(7kHz〜100kHz)によって大きく変化しない.一方,プラズマから誘電体への伝熱量は,周波数が高いほど増大する傾向が見られた.また,パルス電圧を印加すれば,誘電体への伝熱量は大幅に低下する.4. 熱・物質移動現象の制御消費電力に占める誘電体への伝熱量の割合は,Re数の増大とともに低下していく.これは,準安定励起種を介したエネルギー輸送により,プラズマで発生した熱が主流に持ち去られるためと考えられる.したがって,準安定励起準位を持たない気体では,冷却効果が高まることになる.

The temperature control of high temperature reaction field is an important problem. In this year's research, we have found that the cooling effect of the pump is extremely high. We know that there are many problems along the surface discharge, and we are trying to understand the heat dissipation mechanism of the unbalanced pump under high pressure. Heat transfer, heat transfer, charged particles, active species, dielectric heat transfer, heat transfer. The heat flux of the quasi-stable excitation seed was measured along the surface of the surface of the carbon spray. The results of this study are shown below. 1. Quasi-stable excitation starts from the wall surface and heat transfer affects the quasi-stable excitation starting level. About 90% of the electricity consumed is heat transfer. In the middle, air (75%)> nitrogen (64%)> oxygen (60%), and the heat of the induced substance decreased. Quasi-stable excitation medium transport, along the surface of the dielectric layer heat transfer is low. High frequency high voltage power supply circuit development for high power high speed power supply circuit development for sine wave high voltage power supply from 5kHz to 150kHz. This circuit is used in the middle of the circuit, and the frequency of the return wave is 20kHz. Evaluation of Voltage-Current Characteristics: Discharge Maintenance Voltage-Discharge Charge Characteristics vary greatly depending on the type of gas and frequency (7kHz ~ 100kHz). On the one hand, the heat transfer of the induced current increases, and the number of cycles increases. The electric voltage is reduced, and the heat transfer of the inductor is greatly reduced. 4. Heat transfer phenomena control the consumption of electric power, the induction of electricity, the heat transfer, the increase of Re number and the decrease of Re number. This is the first time that a person has been killed. The quasi-stable excitation level is maintained in the middle of the body, and the cooling effect is high.