CN116507008A - 一种冷却型可调节放电区域的dbd反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种冷却型可调节放电区域的DBD反应器，反应器主体设有导电的反应腔，所述电极棒插接于反应器主体上，且电极棒的放电端伸于反应腔内，电极棒在反应器主体上的位置可调，使得所述放电端在反应腔内的插入深度可调，在反应腔的外侧设有冷却腔，冷却腔内通入冷却介质，引线的一端伸入冷却腔的冷却介质内；在反应器主体上设有与所述反应腔相连通的进气流道。本发明的放电结构采用了可调节放电区域的设计，利用电极棒进行自由调节，从而实现放电区域的精确控制。采用可调节放电区域以及冷却腔的设计，不仅可以有效地增加反应器的放电效率，还可以更为减少反应器的温度，进一步提高反应器的稳定性和使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种冷却型可调节放电区域的DBD反应器。
背景技术
介质阻挡放电（DBD）是将绝缘介质插入放电空间的一种气体放电。当在放电电极上施加高压交流电时，两电极之间的气体会被击穿形成低温等离子体。大气压下的DBD反应器利用低温等离子中高能电子轰击物质分子，可以打开分子键，从而实现物质电离、解离和激发，引起一系列物理、化学变化。该技术已被广泛应用于环境治理、杀菌消毒、医疗设备以及化工领域中。
低温等离子体技术可以通过高强度低能耗分解CO2等气体污染物，然而，在产生低温等离子体的过程中，部分电能会转化成热能，在高能量输入和长时间运行下，DBD反应器的放电区域会产生过多热量，从而导致介质失效和放电效率降低。同时，通过现有的DBD反应器处理浓度较低的气体污染物，会白白浪费放电区域的电能，增加了能耗，进而还会提高反应区域的温度，从而影响低温等离子体技术性能。在DBD耦合催化剂反应技术中，根据不同浓度较低的气体污染物使用催化剂的量会有所变化，会有填充的催化剂没有充满DBD反应器的情况，也会浪费多余放电区域的电能，提高反应区的温度，影响了DBD耦合催化技术的性能。因此，在低温等离子体技术以及低温等离子体耦合催化技术的基础上，如何降低反应区域的温度，减少能耗，提高能量效率，是当前该领域需要解决的问题之一。
发明内容
本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种冷却型可调节放电区域的DBD反应器。
本发明所采用的技术方案有：
一种冷却型可调节放电区域的DBD反应器，包括反应器主体、电极棒和引线，所述反应器主体设有导电的反应腔，所述电极棒插接于反应器主体上，且电极棒的放电端伸于反应腔内，电极棒在反应器主体上的位置可调，使得所述放电端在反应腔内的插入深度可调，在反应腔的外侧设有冷却腔，冷却腔内通入冷却介质，引线的一端伸入冷却腔的冷却介质内；在反应器主体上设有与所述反应腔相连通的进气流道。
进一步地，所述反应器主体包括绝缘管和导电管，导电管固定于两个绝缘管之间，且绝缘管和导电管同轴布置，进气流道设置在绝缘管上，导电管的内腔形成所述反应腔。
进一步地，在两个绝缘管上分别设有与所述进气流道相连通的进气口和出气口。
进一步地，所述绝缘管的材质为环氧树脂，导电管的材质为石英。
进一步地，所述导电管的外壁上设有由绝缘材质制成的冷却管，冷却管的内壁面与导电管的外壁面之间形成所述冷却腔，在冷却管上设有上下分层布置的出液口和进液口。
进一步地，所述冷却管的外壁上设有引线管，引线管位于所述出液口上方。
进一步地，所述电极棒与反应器主体之间设有密封圈。
进一步地，所述电极棒的放电端设有螺纹面。
进一步地，所述电极棒上套设有手持部，所述手持部的材质为聚四氟乙烯。
本发明具有如下有益效果：
本发明的放电结构采用了可调节放电区域的设计，利用电极棒进行自由调节，从而实现放电区域的精确控制。采用可调节放电区域以及冷却腔的设计，不仅可以有效地增加反应器的放电效率，还可以更为减少反应器的温度，进一步提高反应器的稳定性和使用寿命。
附图说明
图1为本发明结构图；
图2为本发明实施例的冷却效果下CO2转化性能测试效果。
实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1和图2，本发明一种冷却型可调节放电区域的DBD反应器，包括反应器主体1、电极棒2和引线，反应器主体1设有导电的反应腔11，电极棒2插接于反应器主体1上，且电极棒2的放电端伸于反应腔11内，电极棒2在反应器主体1上的位置可调，使得所述放电端在反应腔11内的插入深度可调。在反应腔11的外侧设有冷却腔12，冷却腔12内通入导电的冷却介质，引线的一端伸入冷却腔12的冷却介质内（本发明冷却介质为水）。使用时，电极棒2与高压正极相连，引线与高压负极相连。在反应器主体1上设有与反应腔11相连通的进气流道。
本发明中的反应器主体1包括绝缘管13和导电管14，绝缘管13的材质为环氧树脂，导电管14的材质为不锈钢。导电管14的内腔形成反应腔11。导电管14固定于两个绝缘管13之间，且绝缘管13和导电管14同轴布置，进气流道设置在绝缘管13上，在两个绝缘管13上分别设有与所述进气流道相连通的进气口131和出气口132。
电极棒2插接于上侧的绝缘管13上，或者与上侧的绝缘管13螺纹连接，为保证密封性，在电极棒2与绝缘管13之间设有密封圈。在需要调节电极棒2插入深度时，直接拉拔电极棒2或者旋转电极棒2即可。为方便拉拔电极棒2或者旋转电极棒2，在电极棒2上套设有手持部22，手持部22的材质为聚四氟乙烯。
在导电管14的外壁上设有由绝缘材质制成的冷却管15，冷却管15的内壁面与导电管14的外壁面之间形成所述冷却腔12，在冷却管15上设有上下分层布置的出液口151和进液口152。
为便于引线伸入冷却腔12，在冷却管15的外壁上设有引线管153，引线管153位于所述出液口151上方。
本发明在电极棒2的放电端设有螺纹面21，用于增强局部电场强度。
使用该反应器用于处理CO2，在反应器的放电区（即反应腔11内）中填充用于转化CO2的针对性催化剂，同时在反应腔11内填充利于CO2转化的催化剂，将CO2气体通过进气口131进入到反应腔11内，进行电极棒2调节后，将气体和催化剂置于适宜的放电区中，在低温等离子体和催化剂的共同作用下，气体CO2被转变为CO和O2，反应过程中，在冷却腔12中通入25 ℃的水，用于调节导电管14的温度，反应后的气体会通过出气口外排。
该反应器中冷却装置对转化CO2的性能影响，如图2所示，导电管14中没有填充催化剂时，对比冷却管15通入25 ℃的水和不通流动的水的情况下，冷却对CO2转化的性能影响，得到具有冷却的条件下的性能效果表现更优秀。该发明装置不仅仅只适用于CO2转化，还可以用于其他有害气体的转化等，如VOCs和NOx等。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种冷却型可调节放电区域的DBD反应器，其特征在于：包括反应器主体（1）、电极棒（2）和引线，所述反应器主体（1）设有导电的反应腔（11），所述电极棒（2）插接于反应器主体（1）上，且电极棒（2）的放电端伸于反应腔（11）内，电极棒（2）在反应器主体（1）上的位置可调，使得所述放电端在反应腔（11）内的插入深度可调，在反应腔（11）的外侧设有冷却腔（12），冷却腔（12）内通入冷却介质，引线的一端伸入冷却腔（12）的冷却介质内；在反应器主体（1）上设有与所述反应腔（11）相连通的进气流道。
2.如权利要求1所述的冷却型可调节放电区域的DBD反应器，其特征在于：所述反应器主体（1）包括绝缘管（13）和导电管（14），导电管（14）固定于两个绝缘管（13）之间，且绝缘管（13）和导电管（14）同轴布置，进气流道设置在绝缘管（13）上，导电管（14）的内腔形成所述反应腔（11）。
3.如权利要求2所述的冷却型可调节放电区域的DBD反应器，其特征在于：在两个绝缘管（13）上分别设有与所述进气流道相连通的进气口（131）和出气口（132）。
4.如权利要求2所述的冷却型可调节放电区域的DBD反应器，其特征在于：所述绝缘管（13）的材质为环氧树脂，导电管（14）的材质为石英。
5.如权利要求2所述的冷却型可调节放电区域的DBD反应器，其特征在于：所述导电管（14）的外壁上设有由绝缘材质制成的冷却管（15），冷却管（15）的内壁面与导电管（14）的外壁面之间形成所述冷却腔（12），在冷却管（15）上设有上下分层布置的出液口（151）和进液口（152）。
6.如权利要求5所述的冷却型可调节放电区域的DBD反应器，其特征在于：所述冷却管（15）的外壁上设有引线管（153），引线管（153）位于所述出液口（151）上方。
7.如权利要求1所述的冷却型可调节放电区域的DBD反应器，其特征在于：所述电极棒（2）与反应器主体（1）之间设有密封圈。
8.如权利要求1所述的冷却型可调节放电区域的DBD反应器，其特征在于：所述电极棒（2）的放电端设有螺纹面（21）。
9.如权利要求1所述的冷却型可调节放电区域的DBD反应器，其特征在于：所述电极棒（2）上套设有手持部（22），所述手持部（22）的材质为聚四氟乙烯。
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