CN108289364A - 一种水循环散热的介质阻挡放电等离子体助燃装置 - Google Patents

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李平
谢涛旭
陈兆权
徐俊生
方静
顾军
郑晓亮
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    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/2406—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
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Abstract

本发明公开了一种水循环散热的介质阻挡放电等离子体助燃装置，包括底座和石英玻璃外壳，所石英玻璃外壳安装在底座的上部，所述石英玻璃外壳的中部内腔中设有等离子体放电单元，所述等离子体放电装置电连接有高压电源，所述石英玻璃外壳上部设有进水口和出水口，且石英玻璃外壳的两侧对应等离子放电装置分别设有进气口和出气口，气体从进气口进入出气口流出。本发明的等离子体助燃装置在高压电源的作用下产生放电等离子体，甲烷气体从进气口进入，在等离子体作用下，发生一系列的反应(裂解、激发和电离等)生产小分子气体、自由基和粒子等活性物质，然后从出气口流出，再供给用户使用，可使得甲烷的燃烧效率提高50％‑60％。

Description

一种水循环散热的介质阻挡放电等离子体助燃装置
技术领域
本发明涉及先进燃烧技术领域，具体地说，是一种提高气体燃烧效率的助燃装置，特别地涉及一种水循环散热的介质阻挡放电等离子体助燃装置。
背景技术
随着世界能源危机和环保问题的日益突出，一方面，化石资源短缺，内燃机的热效率较低，燃料燃烧产生的热能大约只有35％-40％用于实际汽车的行驶；另一方面，汽车大量使用对人类赖以生存的环境造成严重破坏，危害人类的健康。近年来，出现了使用清节能源的汽车，其中使用天然气(主要成分甲烷)作为燃料的汽车占比较大的比重，为了提高燃料燃烧效率经常采用添加催化剂，但并没有解决在贫氧条件下提高燃料燃烧效率的问题。
等离子体技术凭借其高能电子与燃料气体相互作用，发生一系列的反应(裂解、激发和电离等)生产小分子气体、自由基和离子等活性物质，使得气体在贫氧环境下时充分燃烧。该技术的关键在于，把原本主要用来放电的电场能量，充分利用起来催化加速高效的裂解燃料气体和氧化气体，从而拓展燃烧极限提高燃烧效能。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种水循环散热的介质阻挡放电等离子体助燃装置，能够将从进气口进入的甲烷，经过介质阻挡放电产生的等离子体作用后，从出气口流出，流出后的甲烷燃烧率提高50％-60％，且可以避开传统介质阻挡放电导致电介质热击穿的局限性。
本发明的技术方案是：
一种水循环散热的介质阻挡放电等离子体助燃装置，包括底座和石英玻璃外壳，所石英玻璃外壳设置在底座的上部，所述石英玻璃外壳的中部内腔中设有等离子体放电装置，所述等离子体放电装置电连接有高压电源，所述石英玻璃外壳上部两侧分别设有进水口和出水口，所述进水口和出水口对称设置，所述石英玻璃外壳的两侧对应等离子放电装置设有进气口和出气口。
优选的，所述进水口和出水口中安装有硅硅橡胶活塞。
优选的，所述等离子放电装置包括第一不锈钢管、第一多针铜电极、第二不锈钢管和第二多针铜电极，所述第二多针铜电极设置在第一多针铜电极的下方，所述第一多针铜电极的顶端中部焊接有第一不锈钢管，所述第一不锈钢管向上穿过石英玻璃外壳，所述第二多针铜电极的底端中部焊接有第二不锈钢管，所述第二不锈钢管向下穿过石英玻璃外壳。
优选的，所述第一不锈钢管、第一多针铜电极、第二不锈钢管和第二多针铜电极外侧均设有硅硅橡胶密封圈。
优选的，所述第一多针铜电极通过第一不锈钢管与高压电源的正极相连，且第一多针铜电极贴有一层可加工陶瓷电介质板，所述第二多针铜电极通过第二不锈钢管与高压电源的负极(地)相连。
优选的，所述陶瓷板为可加工陶瓷。
本发明中的有益效果：通过等离子放电装置可以使得天然气的燃烧率提高50％-60％，通过硅硅橡胶密封圈即可实现气密性和水密性，同时具有绝缘作用，还可使得多针铜电极、不锈钢管与石英玻璃外壳间形成过盈配合，在起到固定作用的同时，还可在石英玻璃瓶中上下调节；通过进水口和出水口可实现第一多针铜电极(或电介质)的冷却，保证电极的正常工作。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提出的一种水循环散热的介质阻挡放电等离子体助燃装置的剖视结构示意图。
图中：101-第一不锈钢管；102-第二不锈钢管；201-出水口；202-进水口；301-第一多针铜电极；302-第二多针铜电极；401-进气口；402-出气口；5-底座；6-石英玻璃外壳；7-陶瓷板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照图1，一种水循环散热的介质阻挡放电等离子体助燃装置，包括底座5和石英玻璃外壳6，所石英玻璃外壳6采用可拆卸连接方式安装在底座5的上部，石英玻璃外壳6的中部内腔中设有等离子体放电装置，等离子体放电装置电连接有高压电源，石英玻璃外壳6上部两侧设有两对进水口202和出水口201，两进水口202和出水口201对称设置，且进水口202和出水口201中安装有硅橡胶活塞，石英玻璃外壳6的两侧对应等离子放电装置设有进气口401和出气口402。
等离子放电装置包括第一不锈钢管101、第一多针铜电极301、第二不锈钢管102和第二多针铜电极302，第二多针铜电极302设置在第一多针铜电极301的下方，第一多针铜电极301的顶端与第一不锈钢管101焊接固定，第一不锈钢管101向上穿过石英玻璃外壳6，第二多针铜电极302的底端中部与第二不锈钢管102焊接固定，第二不锈钢管102向下穿过石英玻璃外壳6，且第二不锈钢管102插入到底座5中，第一多针铜电极301通过第一不锈钢管101与高压电源的正极相连，且第一多针铜电极301贴有一层陶瓷板7(采用二次电子发射系数较高的可加工陶瓷板)，第二多针铜电极302通过第二不锈钢管102与高压电源的负极相连，并接地。
第一不锈钢管101、第一多针铜电极301、第二不锈钢管102和第二多针铜电极302外侧均固定有硅橡胶密封圈，第一多针铜电极301和第二多针铜电极302通过硅橡胶密封圈可在石英玻璃外壳6实现密封固定，并可通过上下滑动第一不锈钢管101和第二不锈钢管102实现两电极间距的调节。
工作原理：首先打开进水口202注水，第一多针铜电极301接高电压电源高压侧，第二多针铜电极302接地，甲烷气体从进气口401进入，，经过等离子体作用后从出气口402流出供给用户使用，气体在陶瓷板与俩电极作用下可形成介质阻挡放电(DBD)。介质阻挡放电的原理是一个有绝缘介质(即陶瓷板7)插入放电空间进行非平衡放电的过程，反应器的主体结构为板板式,板板式结构能够确保气流畅通和获得较均匀的等离子体；其次,采用成本最低,对效率影响不大的铜材料(即多针铜电极)作为放电的内外电极；再次,考虑到生成物的腐蚀作用,并为方便观察介质阻挡放电的起始过程和反应器内放电强度的变化以及放电的均匀性,采用陶瓷板7作为反应器的介质阻挡层。
同时还可以通过包裹橡胶材料的不锈钢管101和不锈钢管102来调节多针铜电极301与多针铜电极302位置来改变两电极之间的间距。打开出水口201和进水口202可以进行水循环，以此来给第一多针铜电极301降温。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种水循环散热的介质阻挡放电等离子体助燃装置，包括底座和石英玻璃外壳，所石英玻璃外壳设置在底座的上部，其特征在于：所述石英玻璃外壳的中部内腔中设有等离子体放电装置，所述等离子体放电装置电连接有高压电源，所述石英玻璃外壳上部两侧分别设有进水口和出水口，所述进水口和出水口对称设置，所述石英玻璃外壳的两侧对应等离子放电装置设有进气口和出气口。
2.根据权利要求1所述的一种水循环散热的介质阻挡放电等离子体助燃装置，其特征在于：所述进水口和出水口中安装有硅硅橡胶活塞。
3.根据权利要求1所述的一种水循环散热的介质阻挡放电等离子体助燃装置，其特征在于：所述等离子放电装置包括第一不锈钢管、第一多针铜电极、第二不锈钢管和第二多针铜电极，所述第二多针铜电极设置在第一多针铜电极的下方，所述第一多针铜电极的顶端与第一不锈钢管焊接固定，所述第一不锈钢管向上穿过石英玻璃外壳，所述第二多针铜电极的底端中部与第二不锈钢管焊接固定，所述第二不锈钢管向下穿过石英玻璃外壳并插入到底座中。
4.根据权利要求3所述的一种水循环散热的介质阻挡放电等离子体助燃装置，其特征在于：所述第一不锈钢管、第一多针铜电极、第二不锈钢管和第二多针铜电极外侧均设有硅橡胶密封圈。
5.根据权利要求3所述的一种水循环散热的介质阻挡放电等离子体助燃装置，其特征在于：所述第一多针铜电极通过第一不锈钢管与高压电源的正极相连，且第一多针铜电极贴有一层陶瓷板，所述第二多针铜电极通过第二不锈钢管与高压电源的负极相连。
6.根据权利要求5所述的一种水循环散热的介质阻挡放电等离子体助燃装置，其特征在于：所述陶瓷板为可加工陶瓷。
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