CN112076597B - 低温等离子体多处理对象实验平台及其处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低温等离子体多处理对象实验平台，包括空压机、冷凝干燥机、多个过滤器、防爆气瓶柜、高压减压阀、管式炉、加湿器和DBD反应器，所述空压机经管道与冷凝干燥机的进风口连接，冷凝干燥机经管道连接高压减压阀，高压减压阀与管式炉连接，在冷凝干燥机的进风口处和出风口处均设有过滤器；所述防爆气瓶柜内设有储存有气体的气瓶，气瓶与控制板连接后再经三通与管式炉进口管道的法兰连接；所述管式炉经法兰连接有进气管道；所述加湿器经管道与进气管道连接，所述进气管道通过手动阀分别与两种DBD反应器连接。本发明可以方便准确的进行低温等离子体废气和材料处理的研究，具有一机多用、操作方便、便于观察、实用性强的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种低温等离子体处理平台，特别是一种低温等离子体多处理对象实验平台及其处理方法。
背景技术
大气环境是人类生活的基本的物质，随着人类社会的高度发展，科技日新月异，但是同时大气污染也阶段性变得严重。大量燃料燃烧所产生的有害气体、交通运输所排放的尾气等种类繁多且成分复杂的大气污染物和各种工业生产产生的废气越来越引起重视。
目前国内对低温等离子体技术处理废气的研究虽然有些已经发展成小试或者中试试验，甚至有些已经成功应用，但是仍然有不少地方需要继续研究，比如能耗、处理效果等。因此，有必要开发一种方便控制气路参数和反应器参数的实验台继续研究，同时，考虑到材料表面改性也采用DBD，特别是不同于空气气氛的研究，因此设计一种多功能实验台，研究废气处理和材料处理。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种低温等离子体多处理对象实验平台及其处理方法。本发明可以方便准确的进行低温等离子体废气处理和多气氛下材料处理的研究，具有操作方便、便于观察、实用性强的特点。
本发明的技术方案：低温等离子体多处理对象实验平台，包括空压机、冷凝干燥机、多个过滤器、防爆气瓶柜、高压减压阀、管式炉、加湿器、气体处理DBD反应器、板式DBD反应器、高压电源和升压变压器，所述空压机经管道与冷凝干燥机的进风口连接，所述冷凝干燥机的进风口处和出风口处均设有过滤器；所述冷凝干燥机出风口处的过滤器经管道连接高压减压阀；所述高压减压阀经具有阀门和三通的管路后再通过法兰与管式炉的进口管路连接；所述防爆气瓶柜内设有储存气体的气瓶；所述防爆气瓶柜内的气瓶经管道连接有具有多路减压阀和质量流量计的控制板，控制板输出经三通后与管式炉进口管路的法兰连接；所述管式炉的出口管路经法兰连接有具有手动阀的进气管道；所述加湿器经管道与进气管道连接，所述进气管道分别与气体处理DBD反应器和板式DBD反应器连接；所述气体处理DBD反应器和板式DBD反应器分别连接升压变压器，升压变压器与高压电源连接；所述板式DBD反应器放置在密封的箱体内。
上述的低温等离子体多处理对象实验平台，所述高压减压阀的出口连接有第一流量计；所述控制板上设有第二流量计。
前述的低温等离子体多处理对象实验平台，所述的进气管道内设有温湿度传感器。
前述的低温等离子体多处理对象实验平台，所述管式炉连接有温控仪。
前述的低温等离子体多处理对象实验平台，所述气体处理DBD 反应器包括框体，框体两端对称设有固定板，所述固定板上设有多个固定盖；所述框体两端对应的固定盖之间设有DBD单管，所述DBD 单管包括设置在固定盖之间且呈套筒状的阻挡介质层，阻挡介质层的外壁上套设有外电极，阻挡介质层的中部设有端部固定在固定盖上的内电极，内电极与阻挡介质层之间的空隙形成流通管道，其特征在于：所述DBD单管按从左往右、从上往下依次分为第一DBD管、第二DBD 管、第三DBD管和第四DBD管；每个DBD单管端部连接的固定盖的外侧设有第一气路连接座，第一气路连接座上设有第一气路快插接头；所述固定板的外侧设有进出气罩，进出气罩上设有四个第二气路快插接头，所述第一DBD管的两端均通过第一气路快插接头和第二气路快插接头连接有第一五通接头，第一五通接头连接有第一气管；所述第二DBD管的两端均通过第一气路快插接头和第二气路快插接头连接有第一四通接头，第一四通接头连接有第二气管；所述第三DBD管的两端均通过第一气路快插接头和第二气路快插接头连接有第二四通接头，第二四通接头连接有第三气管；所述第四DBD管的两端均通过第一气路快插接头和第二气路快插接头连接有第二五通接头，第二五通接头连接有第四气管；所述的第一五通接头经管路分别与同一侧的第一四通接头、第二五通接头和第二四通接头连接；所述第一四通接头和第二四通接头通过管路分别与第二五通接头连接；所述第一气管、第二气管、第三气管、第四气管以及管路上均设有手动阀。
前述的低温等离子体多处理对象实验平台，所述第一气管和第二气管一同连接有第一三通接头；所述第三气管和第四气管一同连接有第二三通接头；所述第一三通接头和第二三通接头经管路一同连接有第三三通接头。
前述的低温等离子体多处理对象实验平台，所述固定盖上设有阶梯孔，阶梯孔包括位于固定盖内侧的大孔和位于固定盖外侧的小孔，阻挡介质层两端固定在大孔内；所述固定盖上设有横穿小孔的横梁，横梁中间设有圆孔；所述内电极的端部设有嵌设在圆孔内的电极头，电极头的中部设有圆槽，圆槽内嵌设有温度传感器。
前述的低温等离子体多处理对象实验平台，所述固定盖与第一气路连接座之间设有第一密封圈。
前述的低温等离子体多处理对象实验平台，所述固定盖的内侧还设有固定盖。
前述的低温等离子体多处理对象实验平台，一侧所述固定板上设有接地接线柱端头；所述框体设有高压挡板，高压挡板上设有高压接线柱，高压接线柱经导线连接外电极。
前述的低温等离子体多处理对象实验平台的处理方法，通过空压机将空气压缩经管道进入冷凝干燥机进行冷凝干燥，同时利用过滤器进行除水、除尘和除油处理，经过冷凝干燥和过滤处理后的空气与防暴气瓶柜输入至控制板调节的气体形成目标混合气，混合气经过法兰进入管式炉内进行加温加热，加热后的混合气依据需求通过加湿器进行加湿；加热加湿后的混合气进入气体处理DBD反应器，利用气体处理DBD反应器使混合气体转化为低浓度、易处理或无害气体；或将经过冷凝干燥和过滤处理后的空气与防爆气柜中氮气按需求混合进入密封的箱体内形成处理气氛，再通过板式DBD反应器进行材料处理实验，用于区分纯空气气氛。
前述的低温等离子体多处理对象实验平台的处理方法，在介质阻挡放电中，供电电源需要根据板式DBD反应器或气体处理DBD反应器结构来确定匹配参数，从而得到较好的能量传输，否则会导致不能放电或者放电不均匀，从而影响放电效果，但由于板式DBD反应器和气体处理DBD反应器两者结构差异较大，通过逆向将气体处理用DBD 反应器和材料用板式DBD反应器等效参数设计成一个数量级，从而达到同一个供电电源以及同一个实验平台既适用于气体处理DBD反应器，又适用于板式DBD反应器，起到一机多用的效果，效益大大提高。
前述的低温等离子体多处理对象实验平台的处理方法，将高压减压阀经具有阀门的管路后再通过法兰与管式炉的进口管路连接，将爆气瓶柜经管道连接具有多路减压阀和质量流量计的控制板，控制板再通过法兰与管式炉的进口管路连接，以此通过将具有阀门的管路关闭，仅输入爆气瓶柜输入的气体。
前述的低温等离子体多处理对象实验平台的处理方法，所述气体处理DBD反应器包括单管进气和出气、多管串联进气和出气、多管并联进气和出气、多管并联进气和单管出气四种使用方法；
所述单管进气和出气的使用方法，具体为，通过关闭和开启相应的手动阀，使得气体单独从第一DBD管、第二DBD管、第三DBD管或第四DBD管进气和出气；
所述多管串联进气和出气的使用方法，具体为，通过关闭和开启相应的手动阀，使得气体从第一DBD管的一端进去，另一端出气后进入第二DBD管，第二DBD管出气后在进入第三DBD管，第三DBD管出气后在进入第四DBD管，最后从第四DBD管出气；
所述多管并联进气和出气的使用方法，具体为，通过关闭和开启相应的手动阀，使得气体从第一DBD管和第二DBD管并联进气，出气后再并联进入第三DBD管和第四DBD管，最后从第三DBD管和第四 DBD管出气；
所述多管进气和单管出气的使用方法，具体为，通过关闭和开启相应的手动阀，使得气体从第一DBD管和第二DBD管并联进气，出气后再合流进入第三DBD管，最后由第三DBD管出气；或通过关闭和开启相应的手动阀，使得气体从第一DBD管、第二DBD管和第三DBD 管并联进气，出气后在合流进入第四DBD管，最后由第四DBD管出气。与现有技术相比，本发明通过空压机将空气压缩经管道进入冷凝干燥机进行冷凝干燥，空压机可以方便的调整空气的流速和流量，冷凝干燥机使气体便于后续的分解，同时利用过滤器进行除水、除尘和除油处理，去除杂质保护器械，经过冷凝干燥和过滤处理后的空气与防暴气瓶柜输出的SO2、N2和NO混合成为混合气，利用混合气来模拟受污染的大气，然后经法兰进入管式炉内进行加温加热，加热后的混合气再通过加湿器进行加湿，加热加湿后的混合气进入气体处理DBD反应器，利用气体处理DBD反应器使混合气体分解为低害、容易处理或者无害气体；或将经过冷凝干燥和过滤处理后的空气与防爆气柜中氮气按需求混合进入密封的箱体内形成处理气氛，再通过板式DBD反应器进行材料处理实验，用于区分纯空气气氛。由此，本发明可以通过空气流量参数、温度参数、湿度参数进行控制，使得可以方便准确的通过参数调整进行低温等离子体废气处理和多气氛下材料处理的研究，具有操作方便、便于观察、实用性强的特点。而且由于气体处理DBD 反应器和板式DBD反应器通常结构差异较大，等效参数量值差距较大，甚至达到几个数量级的差别，因此如果采用同一个供电电源，产生的实验数据不能采用或者产生错误的结论。而本发明逆向将气体处理用DBD反应器和材料用DBD反应器等效参数设计成一个数量级，因此能通过同一个供电电源以及同一个实验平台来完成两个领域的实验，起到一机多用的效果，效益大大提高，此外，本发明进一步地还优化了气体处理用DBD反应器的结构，方便进行多种DBD单管连接方式的改变，进而研究DBD反应器变化所带来的不同效果。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是放电气隙和阻挡介质的等效电路图；
图3是实施例2框体结构示意图；
图4是框体的内部结构示意图；
图5是DBD单管的结构意图；
图6是本发明的结构示意图；
图7是进气罩的外侧结构示意图；
图8是进气罩的内侧结构示意图；
图9是固定盖的内侧结构示意图；
图10是固定盖的内侧规格转换座结构示意图；
图11是固定盖的外侧结构示意图；
图12是内电极的结构示意图；
图13是单管进气和出气的示意图；
图14是四管串联进气和出气的示意图；
图15是双管进气和出气的示意图；
图16是双管进气和单管出气的示意图；
图17是三管进气和单管出气的示意图；
图18是规格转换座的剖视图。
附图标记：
101、空压机；102、冷凝干燥机；103、过滤器；104、防爆气瓶柜；105、高压减压阀；106、管式炉；107、加湿器；108、气体处理 DBD反应器；109、进气管道；110、第一流量计；111、第二流量计； 112、温控仪；113、高压电源；114、升压变压器；15、板式DBD反应器；116、箱体；117、控制板；1、框体；2、固定板；3、固定盖； 4、DBD单管；5、阻挡介质层；6、外电极；7、内电极；8、流通管道；9、第一DBD管；10、第二DBD管；11、第三DBD管；12、第四 DBD管；13、第一气路连接座；14、第一气路快插接头；15、进出气罩；16、第二气路快插接头；17、第一五通接头；18、第一四通接头； 19、第二气管；20、第二五通接头；21、第四气管；22、第二四通接头；23、第三气管；24、第一气管；32、第二连通管道；33、阶梯孔； 34、大孔；35、小孔；36、横梁；37、圆孔；38、电极头；39、圆槽； 40、温度传感器；42、接地接线柱端头；43、高压挡板；44、高压接线柱；45、手动阀；46、规格转换座。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例1：低温等离子体多处理对象实验平台，如图1所示，包括空压机101、冷凝干燥机102、多个过滤器103、防爆气瓶柜104、高压减压阀105、管式炉106、加湿器107、气体处理DBD反应器108、板式DBD反应器115、高压电源113和升压变压器114，所述的空压机101的规格为750*2-50L，电压220V，功率1500W,4气缸，转速 1400r/min，产期量120L/min，工作压力0.5-0.8MPa；所述冷凝干燥机102的型号为7.5AC，规格HF-1，进气压力≤1.02Mpa，冷媒种类R-12，外形尺寸700*400*595，气体处理量1.5m3/min，配套空压机101功率1.5KW-7.5KW；所述过滤器103的型号001-CAT，进出口 1寸，进出距10.5厘米，内滤芯-16，上盖长度7厘米，下筒长度22 厘米，总长29厘米，净重1.2公斤，工作压力10Mpa；所高压减压阀105的型号为DN25，最大进口压力P1≤1.6Mpa，出口压力范围 P2＝20-200Kpa(可调)，稳压精度δp2≤±10％，稳定流量 40-260N·m2/h；所述管式炉106的型号为SK-2-13，工作电压 220V/50Hz，额定功率2kw，最高温度1300℃，工作室尺寸Φ30*180；所述加湿器107的型号为HQ-2008A6，额定电压220V/50Hz，噪音 38db<a<58db，容量8.8L，最大蒸发800ML/H；所述DBD反应器8的长度0.8m，反应区长度0.6m，内径0.035m，气体最大停留时间60s，气体最小停留时间5s；所述空压机101经管道与冷凝干燥机102的进风口连接，所述冷凝干燥机102的进风口处和出风口处均设有过滤器103；所述冷凝干燥机102出风口处的过滤器103经管道连接高压减压阀105；所述高压减压阀105经具有阀门和三通的管路后再通过法兰与管式炉106的进口管路连接；所述管式炉106连接有温控仪 112，所述温控仪112的型号为KZ870-1D，功率250V/30A，外形尺寸 72*72*110，基本精度±0.5％字节，控制方式为模糊PID控制，位式控制，使用环境温度0-55℃，湿度≤85％，采样周期3次/SEC；所述防爆气瓶柜104内通过气瓶储存有二氧化硫、氮气和一氧化氮；所述防爆气瓶柜104内的气瓶经管道连接有具有多路减压阀和质量流量计的控制板117，控制板117输出经三通后与管式炉106的进风口的法兰连接；所述高压减压阀105的出口连接有第一流量计110；所述控制板117上设有第二流量计111；所述第一流量计110和第二流量计111的型号均为LZB-6，耐压1Mpa，稳压精度δp2≤10％，额定流量40-260N·m2/h，最大进口压力p1≤1.6Mpa，出口压力范围 P2＝20-200Kpa(可调)；所述管式炉106的出口管路经法兰连接有具有手动阀的进气管道9；所述的进气管道9内设有温湿度传感器，型号为HS-102WS，工作温度10℃-60℃，响应时间<15s，量程：湿度： 0％RH-100％RH，湿度：-40℃-120℃量程。所述加湿器107经管道与进气管道9连接，所述进气管道109分别与气体处理DBD反应器108 和板式DBD反应器115连接，所述气体处理DBD反应器108和板式 DBD反应器115分别连接高压电源113，高压电源113与升压变压器 114连接；所述板式DBD反应器119放置在密封的箱体116内；所述气体处理DBD反应器108和板式DBD反应器115的出风口设置有球阀，用于检测仪器取样，出风口还连接有引风机，用于排出尾气。
该实验平台的处理方法是通过空压机101将空气压缩经管道进入冷凝干燥机102进行冷凝干燥，空压机101可以方便的调整空气的流速和流量，冷凝干燥机102使气体便于后续的分解，同时利用过滤器103进行除水、除尘和除油处理，去除杂质保护器械，经过冷凝干燥和过滤处理后的空气与防暴气瓶柜输入至控制板的SO2、N2和NO混合成为混合气(控制板对SO2、N2和NO进行调节，控制相关气体的浓度)，利用混合气来模拟受污染的大气，混合气经过法兰进入管式炉 106内进行加温加热，加热后的混合气再通过加湿器107进行加湿，加热加湿后的混合气进入气体处理DBD反应器8，利用气体处理DBD 反应器8使混合气体分解为无害气体；将高压减压阀经具有阀门的管路后再通过法兰与管式炉的进口管路连接，将爆气瓶柜经管道连接具有多路减压阀和质量流量计的控制板，控制板再通过法兰与管式炉的进口管路连接，以此通过将具有阀门的管路关闭，仅输入爆气瓶柜输入的气体，或经过冷凝干燥和过滤处理后的空气与防爆气柜中氮气按需求混合进入密封的箱体内形成处理气氛，再通过板式DBD反应器进行材料处理实验，用于区分纯空气气氛。由此，本发明可以通过空气流量参数、温度参数、湿度参数进行控制，使得可以方便准确的通过参数调整进行低温等离子体废气处理和多气氛下材料处理的研究，具有操作方便、便于观察、实用性强的特点。进一步地，在介质阻挡放电中，供电电源需要根据板式DBD反应器或气体处理DBD反应器结构来确定匹配参数，从而得到较好的能量传输，否则会导致不能放电或者放电不均匀，从而影响放电效果，如图2所示，这个理论解释为通常放电气隙和阻挡介质可以等效为两个不同的等效电容，不同的结构会产生不同的量值，对于处理气体的同轴圆柱(特别是多针—同轴圆柱)/同轴圆柱阵列DBD反应器和作为材料处理的刀排—滚筒DBD反应器来说，由于气体处理DBD反应器和板式DBD反应器通常结构差异较大，等效参数量值差距较大，甚至达到几个数量级的差别，因此如果采用同一个供电电源，产生的实验数据不能采用或者产生错误的结论。而本发明逆向将气体处理用DBD反应器和材料用DBD反应器等效参数设计成一个数量级，因此能通过同一个供电电源以及同一个实验平台来完成两个领域的实验，起到一机多用的效果，效益大大提高，
实施例2：在实施例1的基础上，如图3-4所示，包括框体1，框体1两端对称设有固定板2，所述固定板2上设有多个固定盖3；本发明的框体1、固定板2、固定盖3均为金属材料，所述框体1两端对应的固定盖3之间设有DBD单管4，如图5所示，所述DBD单管 4包括设置在固定盖3之间且呈套筒状的阻挡介质层5，阻挡介质层5的外壁上套设有外电极6，阻挡介质层5的中部设有端部固定在固定盖3上的内电极7，内电极7与阻挡介质层5之间的空隙形成流通管道8，流通管道8内的气体在阻挡放电产生的负离子下进行净化；一侧所述固定板2上设有接地接线柱端头42，接地接线柱端头42与内电极7连接；所述框体1设有高压挡板43，高压挡板43为绝缘材料，采用聚四氟乙烯材料，高压挡板43上设有高压接线柱44，高压接线柱44经导线连接外电极6；如图3和图4所示，所述DBD单管4 按从左往右、从上往下依次分为第一DBD管9、第二DBD管10、第三DBD管11和第四DBD管12；如图4所示，每个DBD单管4端部连接的固定盖3的外侧设有第一气路连接座13，第一气路连接座13上设有第一气路快插接头14；如图6-8所示，所述固定板2的外侧设有进出气罩15，进出气罩15上设有四个第二气路快插接头16，所述第一DBD管9的两端均通过第一气路快插接头14和第二气路快插接头 16连接有第一五通接头17，第一五通接头17连接有第一气管24；所述第二DBD管10的两端均通过第一气路快插接头14和第二气路快插接头16连接有第一四通接头18，第一四通接头18连接有第二气管19；所述第三DBD管11的两端均通过第一气路快插接头14和第二气路快插接头16连接有第二四通接头22，第二四通接头22连接有第三气管23；所述第四DBD管12通过第一气路快插接头14和第二气路快插接头16连接有第二五通接头20，第二五通接头20连接有第四气管21；所述的第一五通接头17经管路分别与同一侧的第一四通接头18、第二五通接头20和第二四通接头22连接；所述第一四通接头18和第二四通接头22通过管路分别与第二五通接头20连接；所述第一气管24、第二气管19、第三气管23、第四气管21以及管路上均设有手动阀45。
进一步地，如图6-7所示，所述第一气管24和第二气管19一同连接有第一三通接头46；所述第三气管23和第四气管21一同连接有第二三通接头47；所述第一三通接头46和第二三通接头47经管路一同连接有第三三通接头48，提高进气的平稳性。
进一步地，如图9所示，所述固定盖3上设有阶梯孔33，阶梯孔33包括位于固定盖3内侧的大孔34和位于固定盖3外侧的小孔 35，阻挡介质层5两端固定在大孔34内；所述固定盖3上设有横穿小孔35的横梁36，横梁36中间设有圆孔37；如图12所示所述内电极7的端部设有嵌设在圆孔37内的电极头38，电极头38的中部设有圆槽39，圆槽39内嵌设有温度传感器40，所述温度传感器40用于测量温度，防止温度过高，造成安全事故。
进一步地，如图9-11所示，所述固定盖3与第一气路连接座13 之间设有第一密封圈42，提高密封性，所述固定盖3的内侧还设有规格转换座46，如图18所示，该规格转换座是一种L型的垫圈，用于DBD单管的安装，从而可以利用规格转换座46的规格变化，实现不同管径的DBD单管的安装，例如管径为40、50或60mm的DBD单管。
利用上述多规格可变流速处理长度DBD反应器的使用方法，如图 13所示，以第一DBD管9的单管进气和出气为例，通过关闭和开启相应的手动阀45，使得气体单独从第一DBD管9内进气和出气，测量给定功率P，给定气量Q下处理效果η；也可以线性并联增加DBD 单管4，但保持总给定气量Q不变，这样DBD单管4处理气量变化，对比在相同处理效果下，总功率是否线性增加；同样可以线性增加 DBD管，等比例增加气量，对比相同处理效果下，总功率如何变化；反过来也可以保持功率不变或者等比例增加功率，得到相应的处理效果。这种连接的方式好处在于，因为DBD单管4功率较低，测量误差比较大，多管测量可以减少误差。
如图14所示，以第一DBD管9、第二DBD管10、第三DBD管11 和第四DBD管12串联后进气和出气为例，通过关闭和开启相应的手动阀45，使得气体从第一DBD管9的一端进去，另一端出气后进入第二DBD管10，第二DBD管10出气后在进入第三DBD管11，第三 DBD管11出气后在进入第四DBD管12，这种连接的方式的好处在于，通过增加处理长度，以及改变给定功率、给定气量或者处理效果来评估线性串联的优缺点。
如图15所示，以双管进气和出气为例，通过关闭和开启相应的手动阀45，使得气体从第一DBD管9和第二DBD管10并联进气，出气后再并联进入第三DBD管11和第四DBD管12，这种连接的方式的好处在于，通过改变给定功率、给定气量或者处理效果来评估线性串并联的优缺点。
如图16所示，以双管进气和单管出气为例，通过关闭和开启相应的手动阀45，使得气体从第一DBD管9和第二DBD管10并联进气，出气后再合流进入第三DBD管11，需要说明的是，此时第三DBD管 11的尺寸可以和前两个管不同，这种连接的方式的好处在于，在考察前端处理后，后端再处理是否可以承受更大流量，还可以通过改变给定功率、给定气量或者处理效果来评估不对称串并联的优缺点。
如图17所示，以三管进气和单管出气为例，通过关闭和开启相应的手动阀45，使得气体从第一DBD管9、第二DBD管10和第三DBD 管11并联进气，出气后在合流进入第四DBD管12，需要说明的是，此时第四DBD管12的尺寸可以和前三个DBD单管4不同，这种连接的方式的好处在于，通过进一步加大不对称程度，便于后续综合评估不对称串并联的优缺点，还可以考察最后第四DBD管12在功率和/ 或处理效果之间的影响。
综上所述，本发明可以通过空气流量参数、温度参数、湿度参数进行控制，使得可以方便准确的通过参数调整进行低温等离子体废气处理和多气氛下材料处理的研究，具有操作方便、便于观察、实用性强的特点。同时，本发明逆向将气体处理用DBD反应器和材料用DBD 反应器等效参数设计成一个数量级，因此能通过同一个供电电源以及同一个实验平台来完成两个领域的实验，起到一机多用的效果，效益大大提高，此外，本发明进一步地还优化了气体处理用DBD反应器的结构，方便进行多种DBD单管连接方式的改变，进而研究DBD反应器变化所带来的不同效果。
Claims (7)
1.低温等离子体大气及材料多功能处理实验平台，包括空压机（101）、冷凝干燥机（102）、多个过滤器（103）、防爆气瓶柜（104）、高压减压阀（105）、管式炉（106）、加湿器（107）、气体处理DBD反应器（108）、板式DBD反应器（115）、高压电源（113）和升压变压器（114），其特征在于：所述空压机（101）经管道与冷凝干燥机（102）的进风口连接，所述冷凝干燥机（102）的进风口处和出风口处均设有过滤器（103）；所述冷凝干燥机（102）出风口处的过滤器（103）经管道连接高压减压阀（105）；所述高压减压阀（105）经具有阀门和三通的管路后再通过法兰与管式炉（106）的进口管路连接；所述防爆气瓶柜（104）内设有储存气体的气瓶；所述防爆气瓶柜（104）内的气瓶经管道连接有具有多路减压阀和质量流量计的控制板（117），控制板（117）输出经三通后与管式炉（106）进口管路的法兰连接；所述管式炉（106）的出口管路经法兰连接有具有手动阀的进气管道（109）；所述加湿器（107）经管道与进气管道（109）连接，所述进气管道（109）分别与气体处理DBD反应器（108）和板式DBD反应器（115）连接；所述气体处理DBD反应器（108）和板式DBD反应器（115）分别连接升压变压器（114），升压变压器（114）与高压电源（113）连接；所述板式DBD反应器（115）放置在密封的箱体（116）内；
所述气体处理DBD反应器（108）包括框体（1），框体（1）两端对称设有固定板（2），所述固定板（2）上设有多个固定盖（3）；所述框体（1）两端对应的固定盖（3）之间设有DBD单管（4），所述DBD单管（4）包括设置在固定盖（3）之间且呈套筒状的阻挡介质层（5），阻挡介质层（5）的外壁上套设有外电极（6），阻挡介质层（5）的中部设有端部固定在固定盖（3）上的内电极（7），内电极（7）与阻挡介质层（5）之间的空隙形成流通管道（8），其特征在于：所述DBD单管（4）按从左往右、从上往下依次分为第一DBD管（9）、第二DBD管（10）、第三DBD管（11）和第四DBD管（12）；每个DBD单管（4）端部连接的固定盖（3）的外侧设有第一气路连接座（13），第一气路连接座（13）上设有第一气路快插接头（14）；所述固定板（2）的外侧设有进出气罩（15），进出气罩（15）上设有四个第二气路快插接头（16），所述第一DBD管（9）的两端均通过第一气路快插接头（14）和第二气路快插接头（16）连接有第一五通接头（17），第一五通接头（17）连接有第一气管（24）；所述第二DBD管（10）的两端均通过第一气路快插接头（14）和第二气路快插接头（16）连接有第一四通接头（18），第一四通接头（18）连接有第二气管（19）；所述第三DBD管（11）的两端均通过第一气路快插接头（14）和第二气路快插接头（16）连接有第二四通接头（22），第二四通接头（22）连接有第三气管（23）；所述第四DBD管（12）的两端均通过第一气路快插接头（14）和第二气路快插接头（16）连接有第二五通接头（20），第二五通接头（20）连接有第四气管（21）；所述的第一五通接头（17）经管路分别与同一侧的第一四通接头（18）、第二五通接头（20）和第二四通接头（22）连接；所述第一四通接头（18）和第二四通接头（22）通过管路分别与第二五通接头（20）连接；所述第一气管（24）、第二气管（19）、第三气管（23）、第四气管（21）以及管路上均设有手动阀（45）；
所述第一气管（24）和第二气管（19）一同连接有第一三通接头（46）；所述第四气管（21）和第三气管（23）一同连接有第二三通接头（47）；所述第一三通接头（46）和第二三通接头（47）经管路一同连接有第三三通接头（48）。
2.根据权利要求1所述的低温等离子体大气及材料多功能处理实验平台，其特征在于：所述高压减压阀（105）的出口连接有第一流量计（110）；所述控制板（117）上设有第二流量计（111）。
3.根据权利要求1所述的低温等离子体大气及材料多功能处理实验平台，其特征在于：所述的进气管道（109）内设有温湿度传感器。
4.根据权利要求1所述的低温等离子体大气及材料多功能处理实验平台，其特征在于：所述管式炉（106）连接有温控仪（112）。
5.根据权利要求1-4任一项所述的低温等离子体大气及材料多功能处理实验平台的处理方法，其特征在于：通过空压机将空气压缩经管道进入冷凝干燥机进行冷凝干燥，同时利用过滤器进行除水、除尘和除油处理，经过冷凝干燥和过滤处理后的空气与防暴气瓶柜输入至控制板调节的气体形成目标混合气，混合气经过法兰进入管式炉内进行加温加热，加热后的混合气依据需求通过加湿器进行加湿；加热加湿后的混合气进入气体处理DBD反应器，利用气体处理DBD反应器使混合气体转化为低浓度、易处理或无害气体；或将经过冷凝干燥和过滤处理后的空气与防爆气柜中氮气按需求混合进入密封的箱体内形成处理气氛，再通过板式DBD反应器进行材料处理实验，用于区分纯空气气氛。
6.根据权利要求5所述的低温等离子体大气及材料多功能处理实验平台的处理方法，其特征在于：将高压减压阀经具有阀门的管路后再通过法兰与管式炉的进口管路连接，将爆气瓶柜经管道连接具有多路减压阀和质量流量计的控制板，控制板再通过法兰与管式炉的进口管路连接，以此通过将具有阀门的管路关闭，仅输入爆气瓶柜输入的气体。
7.根据权利要求5所述的低温等离子体大气及材料多功能处理实验平台的处理方法，其特征在于：所述气体处理DBD反应器包括单管进气和出气、多管串联进气和出气、多管并联进气和出气、多管并联进气和单管出气四种使用方法；
所述单管进气和出气的使用方法，具体为，通过关闭和开启相应的手动阀，使得气体单独从第一DBD管、第二DBD管、第三DBD管或第四DBD管进气和出气；
所述多管串联进气和出气的使用方法，具体为，通过关闭和开启相应的手动阀，使得气体从第一DBD管的一端进去，另一端出气后进入第二DBD管，第二DBD管出气后在进入第三DBD管，第三DBD管出气后在进入第四DBD管，最后从第四DBD管出气；
所述多管并联进气和出气的使用方法，具体为，通过关闭和开启相应的手动阀，使得气体从第一DBD管和第二DBD管并联进气，出气后再并联进入第三DBD管和第四DBD管，最后从第三DBD管和第四DBD管出气；
所述多管进气和单管出气的使用方法，具体为，通过关闭和开启相应的手动阀，使得气体从第一DBD管和第二DBD管并联进气，出气后再合流进入第三DBD管，最后由第三DBD管出气；或通过关闭和开启相应的手动阀，使得气体从第一DBD管、第二DBD管和第三DBD管并联进气，出气后在合流进入第四DBD管，最后由第四DBD管出气。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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