レーザ誘起蛍光法による環境浄化用大気圧非熱平衡放電プラズマ反応器中のガス分子の計測

激光诱导荧光法测量用于环境净化的大气非热平衡放电等离子体反应器中的气体分子

• 批准号: 03F00736
• 负责人: 大久保 利一
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: Oita University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03F00736/
• 关键词: 非熱平衡放電プラズマ; レーザー誘起蛍光法; ストリーマ放電; コロナラジカルシャワー; NOx処理; 電気流体力学的流れ場

排気ガス中のNOxの放電プラズマによる処理を目的として,レーザー誘起蛍光法(LIF)を用いて大気圧非熱平衡放電プラズマ中のラジカル・分子計測を行った。直流正極性ストリーマ放電を用いる大気圧非熱平衡放電プラズマ反応器中において,定常状態で放電プラズマが発生している条件でのNO分子,OHラジカルなどの二次元分布の計測を主な目的とした。直流正極性ストリーマ放電を用いる大気圧非熱平衡放電プラズマ反応器としては,ノズルつきパイプ電極を用いるコロナラジカルシャワーシステムを主として,針対平板電極,ノズル対平板電極などの電極配置の放電プラズマ反応器を用いた。研究内容としては,(1)定常直流ストリーマ放電状態における誘起蛍光のタイミングとレーザー誘導ストリーマの関係,(2)レーザー誘導ストリーマの特性,(3)NO分子の2次元分布計測特性,(4)放電により生じる電気流体力学的流れ場の影響について調べた。定常直流ストリーマ放電の状態をICCDカメラおよび高速オシロスコープを用いて観測し,その電流密度分布,周波数,電圧電流特性,発光状態について明らかにした。また,レーザー誘起蛍光法においてレーザーを照射したとき生じるレーザー照射時間と誘導ストリーマ発生時間,誘起蛍光発生時間との関係を明らかにした。このことから,コロナ発生条件下で,レーザー照射により誘導ストリーマが発生しても,LIF法によりNO分子計測が可能であることを示し,その手順を確立した。レーザー誘導ストリーマをICCDカメラを用いて,5nsのゲート時間幅で観測し,レーザー誘導ストリーマの特性を明らかにした。放電極を中心として5cmx40cmの広い領域をLIF法で観測できるように装置を工夫し,また,測定に用いるレーザーの波長を選定することにより,広領域の観測を可能にした。放電プラズマ反応器中におけるNO分子分布をLIF法を用いて測定し,NO分子は,ストリーマ放電が生じている領域だけでなく放電プラズマ反応器の上流から下流に渡る極めて広い領域で処理されていることを明らかにした。この事実は,放電による電気流体力学的流れ場の影響がNO分布に影響していると考えて,放電プラズマ反応器中の流れ場について調べた。その結果,電気流体力学的二次流れ場により装置内には渦が発生して,ガスの滞留時間に比べて短い時間で流体の攪拌が生じて,これがNO分子分布に大きく影響していることを明らかにした。

NOx emission process is carried out by induced luminescence (LIF) method with high temperature and non-thermal equilibrium. DC current polarity, high voltage, non-thermal equilibrium, steady state, NO molecule,OH, two-dimensional distribution measurement DC polarity is high voltage, non-thermal balance is high voltage, and the electrode is high voltage. The main contents of this paper are as follows: (1) the relationship between steady state DC flow and induced light,(2) the characteristics of induced light,(3) the measurement characteristics of two-dimensional distribution of NO molecule,(4) the influence of flow field on the generation of electrical fluid dynamics. Constant DC current density distribution, cycle number, voltage current characteristics, light emission state The relationship between exposure time and induction time is clear. Under these conditions, the LIF method can be used to measure NO molecules, and the procedure can be established. 5ns. The LIF method can be used to measure the wavelength of the laser beam in the 5cm x 40cm range. NO molecular distribution in the reactor was determined by LIF method. In this case, the influence of flow field on NO distribution in electrohydrodynamics is investigated. As a result, the secondary flow field of electrohydrodynamic fluid dynamics produces vortex in the device, and the residence time of vortex is shorter than that of fluid agitation, which greatly affects the distribution of NO molecules.

项目成果

M.Kocik et al.: "Characteristics of Laser Induced Streamers Measured by Fast Gates ICCD Camera"2004 National Convention Record I.E.E.Japan. 1・131. 143 (2004)

M.Kocik 等人：“用 Fast Gates ICCD 相机测​​量的激光诱导流光的特性”2004 年全国会议记录 I.E.E.Japan 1・131 (2004)。

J.Dekowski et al.: "Flow Patterns in a Wire (Barbed with Nozzles)-to Plate electrostatic Precipitator Model"Proceedings of 2003 Annual Meeting of the Institute of Electrostatics Japan. 189-194 (2003)

J.Dekowski 等人：“金属丝（带有喷嘴的倒刺）到板静电除尘器模型中的流动模式”日本静电学会 2003 年年会论文集。

S.Kanazawa et al.: "Diagnostics of NO Oxidation Process in a Nonthermal Plasma Reactor : Features of DC Streamer-Corona Discharge and NO LIF Profile"IEEE Transactions of Plasma Science. 32・1(印刷中). (2004)

S. Kanazawa 等人：“非热等离子体反应器中 NO 氧化过程的诊断：DC Streamer-Corona 放电和 NO LIF 特征”，IEEE Transactions of Plasma Science 32・1（出版中）。

M.Kocik et al.: "Observation of Ground State OH by LIF Technique in DC Nozzle-to-Plane Positive Streamer Coronas"2004 IEEE Industry Application Conference. (発表予定). (2004)

M. Kocik 等人：“通过 LIF 技术在直流喷嘴到平面正流光电晕中观察基态 OH”2004 年 IEEE 行业应用会议（即将发表）。

J.Dekowski et al.: "Electrohydrodynamic Flow and its Effect on Ozone Transport in Corona Radical Shower Reactor"IEEE Transactions of Plasma Science. (印刷中). (2004)

J. Dekowski 等人：“电晕自由基喷淋反应器中的电流体动力学及其对臭氧传输的影响”IEEE 等离子体科学学报（2004 年出版）。