Search

The atmospheric pressure rotating gliding discharge was studied in work. A comparison of a rotating gliding discharge with a discharge in a transverse airflow were made. The clear analogies between rotating gliding discharge and discharge in the transverse airflow, were found during research. Досліджувався обертовий ковзний розряд атмосферного тиску. Було проведено порівняння обертового ковзного розряду з розрядом у поперечному потоці повітря. У ході проведених досліджень обертового ковзного розряду та розряду в поперечному потоці повітря були виявлені чіткі аналогії між цими розрядами. Исследовался вращающийся скользящий разряд атмосферного давления. Было проведено сравнение вращающегося скользящего разряда с разрядом в поперечном потоке воздуха. В ходе проведенных исследований вращающегося скользящего разряда и разряда в поперечном потоке воздуха были выявлены четкие аналогии между этими разрядами.

This work is devoted to the exploration of the compatibility of the hybrid plasma-catalytic conversion of liquid hydrocarbons into syngas with the concept of sustainable development. The results of the experimental investigations indicate the high efficiency of plasma-catalytic conversion of ethanol to syngas and the small amount of waste (a few percent of feedstock weight). The results of the simulation of the kinetics using ZDPlasKin code for traditional thermochemical and hybrid plasma-catalytic conversions indicate some differences in their mechanisms, which lead to the significant changes in the syngas ratio. Работа посвящена изучению совместимости гибридной плазменно-каталитической конверсии жидких углеводородов в сингаз с концепцией устойчивого развития. Результаты выполненных экспериментальных исследований указывают на высокую эффективность плазменно-каталитической конверсии этанола в сингаз с малым количеством отходов (несколько процентов от массы исходного сырья). Результаты проведенной симуляции кинетики с использованием программного кода ZDPlasKin традиционной термохимической и гибридной плазменно-каталитической конверсий указывают на некоторые отличия в их механизмах, которые приводят к существенному изменению сингазного соотношения. Робота присвячена вивченню сумісності гібридної плазмово-каталітичної конверсії рідких вуглеводів у сингаз із концепцією сталого розвитку. Результати виконаних експериментальних досліджень вказують на високу ефективність плазмово-каталітичної конверсії етанолу в сингаз з малою кількістю відходів (декілька відсотків від маси вихідної сировини). Результати проведеної симуляції кінетики з використанням програмного коду ZDPlasKin традиційної термохімічної та гібридної плазмово-каталітичної конверсій вказують на деякі відмінності їхніх механізмів, які спричиняють істотні зміни сингазного співвідношення.

The results of acoustic signals generation by two consistent dischargers of microsecond duration in a cylindrical liquid system are presented. The radius/height ratio of the cylinder, made of stainless steel, is ~ 13.5. Both discharges occur between two electrodes located on the cylinder axis. Height of the cylinder / interelectrode distance ratio is 13.5. The delay time between the discharges has been regulated and changed in a broad spectrum: before and after the axial collapse of the cylindrical converging wave reflected from the wall. The switches were: the air discharger for the first discharge and hydrogen thyratron for the second one. Представлены результаты исследований генерации акустических сигналов двумя последовательными разрядами микросекундной длительности в цилиндрической жидкостной системе. Отношение радиуса к высоте цилиндра из нержавеющей стали составляло ~ 13,5. Оба разряда происходили между двумя електродами, расположенными на оси цилиндра. Отношение высоты цилиндра к межэлектродному расстоянию было >10. Время задержки между разрядами могло изменяться в широком диапазоне: до и после коллапса на оси сходящейся цилиндрической акустической волны, отраженной от металлической цилиндрической стенки. В качестве коммутаторов разрядов использовались воздушный разрядник для первого разряда и водородный тиратрон для второго. Представлено результати досліджень генерації акустичних сигналів двома послідовними розрядами мікросекундної тривалості в циліндричній рідинній системі. Відношення радіуса до висоти циліндра з нержавіючої сталі становило ~ 13,5. Обидва розряди відбувалися між двома електродами, розташованими на осі циліндра. Відношення висоти циліндра до міжелектродної відстані було > 10. Час затримки між розрядами міг змінюватися в широкому діапазоні: до і після колапсу на осі збіжної циліндричної акустичної хвилі, відбитої від металевої циліндричної стінки. В якості комутаторів розрядів використовувалися повітряний розрядник для першого розряду і водневий тиратрон для другого.

The plasma-liquid system with cylindrical geometry and electric pulse discharge less than 10 microseconds duration was created. The influence of plasma treatment to water pH value was investigated. Dependences of the phenol destruction efficiency in its aqueous solution, as a model contaminant, from the solution concentration was obtained and got the best efficiency value: 20 eV per phenol molecule at its water solution with concentration 0.3 M. In obtained absorption spectra remnants of nitric and nitrous acids and other components was not observed, such components was observed after phenol aqueous solution destruction in similar DC plasma-liquid systems. Разработана плазменно-жидкостная система цилиндрической геометрии с электрическим импульсным разрядом длительностью не более 10 мкс. Исследовано влияние плазмохимической обработки воды на ее водородный показатель рН. Получены зависимости эффективности деструкции фенола в водном растворе, в качестве модельного загрязнителя, от концентрации раствора, и получен наилучший уровень эффективности: 20 эВ на молекулу фенола при концентрации раствора 0,3 М. На полученных спектрах поглощения отсутствуют остатки азотной и азотистой кислот, а также других соединений, которые наблюдаются при деструкции фенола в его водных растворах в подобных плазменно-жидкостных системах постоянного тока. Розроблено плазмово-рідинну систему циліндричної геометрії з електричним імпульсним розрядом тривалістю менш ніж 10 мкс. Досліджено вплив плазмохімічної обробки води на її водневий показник рН. Отримані залежності ефективності деструкції фенолу у водяному розчині, в якості модельного забруднювача, від концентрації розчину, та отримано найкращий рівень ефективності: 20 еВ на молекулу фенолу при концентрації розчину 0,3 М. На отриманих спектрах поглинання відсутні залишки азотної та азотистої кислот, а також інші сполуки, що спостерігаються при деструкції фенолу в його водяних розчинах в подібних плазмово- рідинних системах постійного струму.

Plasma properties of the transversal discharges (transverse arc and the discharge in gas channel with liquid wall) were investigated by optical emission spectroscopy. Population distribution temperatures of excited states of atoms and molecules in generated plasmas were determined. Relative concentrations of radiating plasma components were estimated by using method suggested in this work. The comparative analysis of plasma parameters of different transversal atmospheric pressure discharges was made. Методом оптичної емісійної спектроскопії досліджено властивості плазми поперечних розрядів (поперечної дуги та розряду в газовому каналі з рідкою стінкою). Визначені температури заселення збуджених рівнів атомів та молекул у генерованих плазмах. За допомогою запропонованого в даній роботі методу оцінені відносні концентрації випромінюючих компонентів плазми досліджених розрядів. Проведено порівняльний аналіз параметрів плазми різних поперечних розрядів атмосферного тиску. Методом оптической эмиссионной спектроскопии исследованы свойства плазмы поперечных разрядов (поперечной дуги и разряда в газовом канале с жидкой стенкой). Oпределены температуры заселения возбужденных уровней атомов и молекул в генерированных плазмах. С помощью предложенного в данной работе метода оценены относительные концентрации излучающих компонент плазмы исследуемых разрядов. Проведен сравнительный анализ параметров плазмы различных поперечных разрядов атмосферного давления.

Experimental and theoretical research of the process of low-temperature transformations of mixture ethanol/water in nonequilibrium plasma of the electric discharge in gas channel with fluid wall was carrying out. The gas channel in liquids was created by two counter airstreams in liquids and vapor of the liquids. The gas chromatography and massspectrometric techniques for investigation of stable gas-phase conversion products were used. The power inputs on conversion of mixture in synthesis – gas were measured. The values of efficiency, coefficient of energy transformation, specific energy requirement of system were calculated. Experimental results indicate the possibility and efficiency of plasmachemical conversions of ethanol in syntheses-gas in such plasma-liquid system of the atmospheric pressure. Проводилось експериментальне та теоретичне дослідження процесів низькотемпературного перетворення суміші етанол/вода в нерівноважній плазмі електричного розряду в газовому каналі з рідкою стінкою. Газовий канал в рідині створювався двома зустрічними потоками повітря в рідині та парах рідини. Для дослідження стабільних газо-фазних продуктів конверсії використовувались газова хроматографія та мас-спектрометрична методика. Вимірювались енерговитрати на конверсію суміші в синтез газ. Обраховувались ефективність, коефіцієнт трансформації енергії та питоме споживання енергії системи. Результати експериментів показали можливість та ефективність плазмохімічної конверсії етанолу в синтез-газ в такій плазмово-рідинній системі атмосферного тиску. Проводилось экспериментальное и теоретическое исследование процессов низкотемпературного превращения смеси этанол/вода в неравновесной плазме электрического разряда в газовом канале с жидкой стенкой. Газовый канал в жидкости создавался двумя встречными потоками воздуха в жидкости и парах жидкости. Для исследования стабильных газо-фазных продуктов конверсии использовались газовая хроматография и масс-спектрометрическая методика. Измерялись энергозатраты на конверсию смеси в синтез- газ. Рассчитывались эффективность, коэффициент трансформации энергии и удельное потребление энергии системы. Результаты экспериментов показали возможность и эффективность плазмохимической конверсии этанола в синтез-газ в такой плазменно-жидкостной системе атмосферного давления.

This article presents the results of investigation on the corona discharge and its influence on the water surface during electrolysis and paraffin combustion. The dependences of the voltage-current characteristics of the discharge from the distance between tungsten needle and grounded metal plate are presented. Emission spectra of flame radiation during the paraffin combustion with the working corona discharge were investigated. The temperature of the paraffin flame was determined from the continuous radiation spectrum. Представлено результати дослідження коронного розряду та його вплив на поверхню води під час електролізу і процес горіння парафіну. Представлені вольт-амперні характеристики розряду в залежності від відстані вольфрамового вістря до заземленої металевої площини. Досліджено емісійні спектри випромінювання полум’я під час горіння парафіну з увімкненим коронним розрядом. За суцільним спектром випромінювання визначено температуру полум’я парафіну Представлены результаты исследования коронного разряда и его воздействие на поверхность воды во время электролиза и процесс горения парафина. Представлены вольт-амперные характеристики разряда в зависимости от расстояния вольфрамового острия к заземленной металлической плоскости. Исследованы эмиссионные спектры излучения пламени при горении парафина с включенным коронным разрядом. По сплошным спектрам излучения определена температура пламени парафина.

Influence of reaction chamber material on the hybrid plasma-catalytic reforming of model hydrocarbon was studied using same size quartz and steel reaction chambers. NO bands were shown to disappear from the plasma emission spectra during the ethanol reforming. Reforming in steel reaction chamber showed higher reforming efficiency and hydrogen energy yield than the reforming in a quartz reaction chamber. Вплив матеріалу реакційної камери на гібридне плазмово-каталітичне реформування модельного вуглеводню було досліджено за допомогою кварцової та стальної реакційних камер однакового розміру. Показано, що смуги NO зникають з емісійного спектра плазми під час реформування етанолу. Реформування етанолу в сталевій реакційній камері показало вищі ефективність реформування та енергетичний вихід водню, ніж у кварцовій реакційній камері. Влияние материала реакционной камеры на гибридное плазменно-каталитическое реформирование модельного углеводорода было исследовано с помощью кварцевой и стальной реакционных камер одинакового размера. Показано, что полосы NO исчезают с эмиссионного спектра плазмы во время реформирования этанола. Реформирование этанола в стальной реакционной камере показало более высокие эффективность реформирования и энергетический выход водорода, чем в кварцевой реакционной камере.

The plasma-liquid system with rotating gliding discharge submerged in liquid was investigated in work. Electrical parameters of the system under different operating conditions were measured. The dependencies of discharge behavior on the plasma gas and working liquid were researched. Revealed that discharge burns in a gas bubble and is not in contact with the liquid. The possibility of controlling pH by changing the plasma gas was shown. Исследовалась плазменно-жидкостная система с вращающимся скользящим разрядом, погружённым в жидкость. Измерены электрофизические параметры системы при различных режимах работы. Исследовано поведение разряда в зависимости от плазмообразующего газа и рабочей жидкости. Выявлено, что разряд горит в газовом пузыре и не контактирует с жидкостью. Показана возможность управления уровнем рН посредством изменения плазмообразующего газа. Досліджувалась плазмово-рідинна система з обертовим ковзним розрядом, зануреним у рідину. Виміряно електрофізичні параметри системи при різних режимах роботи. Досліджено поведінку розряду в залежності від плазмоутворюючого газу та робочої рідини. Виявлено, що розряд горить у газовій бульбашці і не контактує з рідиною. Показано можливість керування рівнем рН за допомогою зміни плазмоутворюючого газу.

This paper presents the results of the study of the wide-aperture rotating gliding discharge which was used for the plasma-catalytic reforming of hydrocarbons into synthesis gas. The photographs were compared with the oscillograms that represented the voltage of the wide-aperture rotating gliding discharge. The emission spectra of the plasma torch of the wide-aperture rotating gliding discharge were investigated for cases of when the reaction chamber was supplied with air and ethanol-air mixture. The distributions of electron Te, vibrational Tv and rotational Tr temperatures alongside the plasma torch inside the reaction chamber were determined. Представлено результати дослідження широкоапертурного обертового ковзного розряду який використовується для плазмово-каталітичного реформування вуглеводнів в синтез-газ. Співставлено фотографії з осцилограмами напруги широкоапертурного обертового ковзного розряду. Досліджено емісійні спектри плазми факелу широкоапертурного обертового ковзного розряду у випадку подачі лише повітря та подачі суміші повітря з етанолом у реакційну камеру. Визначено розподіл температур (електронних Te, коливних Tv та обертових Tr) вздовж плазмового факела в реакційній камері. Представлены результаты исследования широкоапертурного вращающегося скользящего разряда, который используется для плазменно-каталитического реформирования углеводородов в синтез-газ. Сопоставлены фотографии с осциллограммами напряжения широкоапертурного вращающегося скользящего разряда. Исследованы эмиссионные спектры плазмы факела широкоапертурного вращающегося скользящего разряда в случае подачи только воздуха и подачи смеси воздуха с этанолом в реакционную камеру. Определено распределение температур (электронных Te, колебательных Tv и вращательных Tr) вдоль плазменного факела в реакционной камере.

This research studies the DC microdischarges properties in the air vortex flow. The electrical parameters of the discharge and optical characteristics of the microdischarge plasma jet have been studied. The electronic excitation temperatures has been determined by Boltzmann plots using oxygen atom multiplets (777, 844, 926 nm). Also, there are the molecular bands of NO, OH, and N₂ (B-A) and N₂ (C-B) in the microdischarge plasma spectrum. The vibrational and rotational excitation temperatures have been determined. Исследованы свойства микроразрядов постоянного тока в вихревом потоке воздуха, а также электрические параметры этого разряда и оптические характеристики плазменного факела микроразряда. Температуру заселения возбужденных электронных уровней определяли с помощью диаграмм Больцмана, используя мультиплеты атома кислорода (777, 844, 926 нм). В спектре плазмы микроразряда присутствуют молекулярные полосы NO, OH, N₂ (В-А) и N₂ (С-В). Определены температуры заселения колебательных и вращательных уровней. Дослідженню властивості мікророзрядів постійного струму у вихровому потоці повітря, а також електричні параметри цього розряду та оптичні характеристики плазмового факелу мікророзряду. Температура заселення збуджених електронних рівнів визначалася за допомогою діаграм Больцмана, з використанням мультиплетів атома кисню (777, 844, 926 нм). У спектрі плазми мікророзряду присутні молекулярні смуги NO, OH, N₂ (В-А) і N₂ (С-В). Визначені температури заселення коливальних та обертальних рівнів.