автореферат диссертации по электронике, 05.27.02, диссертация на тему:Исследование влияния параметров импульса напряжения на эффективность генерации озона в стримерном коронном разряде

на правах рукописи

Гордееня Евгений Аркадьевич

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ИМПУЛЬСА НАПРЯЖЕНИЯ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ГЕНЕРАЦИИ ОЗОНА В СГРИМЕРНОМ КОРОННОМ РАЗРЯДЕ

05.27.02 - вакуумная и плазменная электроника

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2005

Работа выполнена в Высоковольтном научно-исследовательском центре Всероссийского электротехнического института им. В.И. Ленина

Научный руководитель: кандидат технических наук

Филиппов В.Г.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Ульянов К.Н. кандидат технических наук, доцент Пичугин Ю.П.

Ведущая организация: Федеральное государственное унитарное

предприятие Московский институт теплотехники

■ / Защита состоится 23 июня 2005 г. в часов на заседании диссертационного совета Д 217.039.01. при ГУЛ ВЭИ по адресу: 111250, Москва, Красноказарменная улица, д. 12

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНЦ РФ ВЭИ им. В.И. Ленина

Автореферат разослан Мд.%_2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

д.т.н., проф. Завьялов М.А.

17ШГ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Получение озона с помощью (примерного коронного разряда (СКР) в воздухе составляет

, основу развивающихся плазмохимических технологий

удаления некоторых видов токсичных примесей из вентиляционных выбросов промышленных предприятий и техноло-

* гических установок. В условиях разряда достигается значительное увеличение скорости окисления примесей и более полное их удаление. Затраты на получение озона являются одной из важнейших составляющих стоимости очистки воздушных выбросов, поэтому повышение эффективности синтеза озона в СКР является актуальной задачей.

Известно, что при СКР в воздухе выход Оз на кВт. час поглощенной в газе энергии может превышать 100 г, т.е. величину, характеризующую синтез Оз из воздуха в промышленных озонаторах. Для этого СКР создается с помощью импульсов напряжения длительностью в несколько десятков наносекунд и крутизной фронта <Ш/А>1 кВ/нс, получаемых с помощью специальных генераторов. Область стримерной короны занимает при этом часть межэлектродного пространства.

Анализ работы известных установок показал, что при подобных условиях от импульсного источника питания (ИИП) разряда к газу передается 10-И0% запасенной

* энергии. Остальная энергия преимущественно рассеивается в элементах ИИП, что снижает технико-экономические

, показатели оборудования. Более эффективная передача

энергии от ИИП в разряд имеет место в случае, когда стримеры полностью пересекают разрядный промежуток, однако при этом в опыте наблюдалось значительное снижение энергетического выхода Оз в разряде. Причиной являлась низкая приведенная напряженность поля Е^ в плазме стримерного канала (и, как следствие, невысокая эффективность диссоциации молекул 02) и неоптимальный баланс поглощения энергии в разряде на различных его стадиях.

Известно, что при разряде в воздухе существует

РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ| БИБЛИОТЕКА I 3 С.Петербург [/<), I

• о» ЦТ™131 \

физический эффект, приводящий к локальному повышению Е^ в канале стримеров после замыкания ими разрядного промежутка. Он обусловлен особенностями механизма прилипания электронов к молекулам 02 и проявляется в образовании слоев (или доменов) в плазме стримерного канала с резко различающимися значениями Е/1Ч. Однако возможность использования этого эффекта для повышения энергетического выхода 03 в стримерном коронном разряде до настоящего времени целенаправленно не изучалась.

Установлено, что эффективность передачи энергии от ИП в разряд и энергетический выход Оз в разряде зависят от параметров импульса напряжения и геометрических характеристик электродов. На момент начала исследований для СКР не было известно такое их сочетание, которое бы обеспечивало эффективную передачу энергии от ИП в газ наряду с высоким энергетическим выходом 03 в разряде.

Цель диссертационной работы - изучение свойств стримерного коронного разряда, создаваемого с помощью импульсного напряжения при условиях, когда стримеры полностью пересекают разрядный промежуток, и отыскание на этой основе условий зажигания разряда, обеспечивающих наряду с высоким энергетическим выходом озона в разряде эффективную передачу энергии, запасенной в источнике питания, к газу, а также выработка рекомендаций по выбору условий импульсного питания СКР в коронноразрядных установках для получения озона.

Для достижения цели потребовалось более подробное изучение эффекта следующих факторов:

• - длительности и полярности импульсов напряжения,

• - величины перенапряжения на разрядном промежутке,

• - длины коронирующего электрода,

• - перемены полярности напряжения в импульсе (в частности эффекта полярности первой полуволны знакопеременного импульса и частоты колебаний напряжения в импульсе)

Методика исследования. Исследования выполнялись экспериментальными методами. Разряд создавался в системе электродов типа «провод-плоскость» в неосушенном воздухе. Момент касания стримерами плоскости определялся экспериментально. Диаметр провода (0,2 мм) выбран на основании результатов анализа литературных данных. Для создания СКР применялись импульсы напряжения положительной и отрицательной полярности длительностью 0.1+30 мкс с (Ш/ск= 1,5 кВ/нс и амплитудой 40-50 кВ, а также знакопеременные импульсы с частотой колебаний 1.5+3.1 МГц и длительностью 0,7+1,5 мкс. В ряде опытов на плоском электроде располагался диэлектрический барьер (ДБ) толщиной 0.1+2.0 мм для подавления образования доменов и предотвращения перехода СКР в искру Концентрация Оз измерялась по поглощению УФ-излучения ртутного источника света на длине волны 2537А0. Величина энергии, поглощенной в разряде, определялась путем интегрирования мощности по осциллограммам напряжения и тока. Для снижения уровня помех использовались высоковольтные осциллографы типа ОВ-1 и ОВ-2. Величина перенапряжения на разряде определялась по отношению к статическому пробивному напряжению. Она регулировалась путем изменения межэлектродного расстояния при неизменной амплитуде импульса, что позволяло сохранять постоянное значение сШ/сИ: при изменении перенапряжения.

Достоверность результатов. Достоверность полученных результатов обеспечена применением надежных методов измерений и тщательной калибровкой средств измерений (осциллографов, делителей напряжения, токоизмерительных шунтов). Измерения переходных характеристик делителей и шунтов выполнялись на осциллографе 6-ЛОР с шириной полосы пропускания 300 МГц. Эксперименты выполнялись сериями (по 8+10 опытов в серии). Типичное значение среднеквадратичного отклонения измеренной величины концентрации 03 в серии составляло 1% Результаты экспериментов, выполненных другими авторами при сходных условиях, согласуются с полученными в настоящей работе.

Научная новизна. При проведении исследований был получен ряд новых результатов. В частности, при использовании апериодических импульсов (АИ) положительной полярности были получены следующие новые результаты:

1. Установлен факт существования оптимального значения перенапряжения, не зависящего от длительности импульса, и обеспечивающего при прочих равных условиях получение максимального количества 03 (рис.1). Показано, что при оптимальном значении перенапряжения величина интеграла мощности разряда, подсчитанного до момента касания стримерами плоскости, также достигает максимума (рис.2).

2. Экспериментально показано, что за счет энергии, поглощенной в газе до и после касания стримерами плоскости образуются сопоставимые количества Оз (рис.3). Для обеих стадий разрядного процесса определены значения энергетического выхода Оз (рис.4).

3. Установлено, что образование 03 за счет энергии, поглощенной в газе после касания стримерами плоскости, связано с возникновением слоев (доменов) (рис. 5а) в плазме (примерного канала, образующихся в результате развития прилипательной неустойчивости. Показано, что подавление образования слоев с помощью ДБ (рис. 56) эквивалентно в отношении количества полученного Оз прекращению выделения энергии в разряде в момент касания стримерами плоского электрода (рис. 3).

4. Установлен факт существования оптимального значения длины провода, обеспечивающего при оптимальной величине перенапряжения получение максимального количества Оз на кВт.час энергии, запасенной в конденсаторе (рис.б).

5. Экспериментально показано, что при оптимальных значениях перенапряжения и длины провода время разрядки конденсатора и остаток энергии в нем после затухания разрядного тока имеют минимальные значения (рис.7), а величина энергии, поглощенной в газе в процессе распространения стримеров, - максимальное значение (рис.8).

6. При отрицательной полярности апериодических импульсов наибольшее количество Оз образуется при величине перенапряжения, зависящей от длительности импульса и соответствующей границе перехода коронного разряда в искровой (рис.9).

7. При отрицательной полярности апериодических импульсов энергетический выход Оз, близкий к полученному при положительной полярности, не достигается (рис.10). При прочих равных условиях в случае отрицательной полярности апериодических импульсов образуется в 2-^-2.5 раза меньше озона, чем при положительной.

При использовании знакопеременных импульсов напряжения (ЗИН) установлено следующее:

8. Существует эффект полярности первой полуволны ЗИН: - при положительной полярности достигается более высокий выход Оз на кВт.час поглощенной в газе энергии (близкий к полученному при апериодических импульсах положительной полярности), а при отрицательной - более эффективная передача энергии от источника питания в разряд (рис.12).

9. Существенное влияние частоты колебаний напряжения в импульсе на энергетический выход Оз в разряде отсутствует в пределах 1.5-5-3.1 МГц.

Основные положения, выносимые на защиту.

На защиту выносятся результаты экспериментальных исследований эффективности синтеза Оз из неосушенного воздуха в стримерном коронном разряде, создаваемом с помощью импульсного напряжения в системе электродов типа «провод-плоскость» при условиях, когда стримеры полностью пересекают разрядный промежуток. Установлено, что при таких условиях достигается существенное повышение эффективности передачи энергии от импульсного источника питания в разряд и высокий выход Оз на кВт.час поглощенной в разряде энергии, т.е. достигается цель исследований.

1. При положительной полярности импульсов напряжения существуют оптимальные значения перенапряжения на разряде и отношения длины провода к энергозапасу конденсатора, обеспечивающие минимальное время его разрядки, минимальный остаток энергии; максимальную передачу энергии в разряд на стадии распространения стримеров и получение максимального количества 03 на кВт.час запасенной в конденсаторе энергии.

2. За счет энергии, поглощенной в газе до и после замыкания стримерами разрядного промежутка образуются сопоставимые количества озона.

3. Экспериментальным путем определены значения выхода озона на кВт.час энергии, поглощенной в газе до и после замыкания катодонаправленными стримерами разрядного промежутка. На первой стадии разрядного процесса энергетический выход озона составляет 70+80% от теоретически возможного для разряда в воздухе.

4. Образование озона, обусловленное поглощением энергии в газе после замыкания катодонаправленными стримерами разрядного промежутка, связано с возникновением доменной структуры в плазме стримерных каналов вследствие развития прилипательной неустойчивости.

5. При положительной полярности импульса напряжения достигается более высокий энергетический выход 03, чем при отрицательной.

6. При положительной полярности первой полуволны знакопеременного импульса напряжения достигается более высокий выход 03 на кВт.час поглощенной в газе энергии, а при отрицательной - более эффективная передача энергии от источника питания в газ.

7. Использование найденных экспериментально оптимальных значений перенапряжения и приведенной длины провода при положительной полярности импульсов напряжения обеспечивает эффективный режим питания коронно-разрядной озонаторной установки короткими импульсами (наносекундного диапазона) без использования специальных схем формирования наносекундных импульсов. Это позволяет

существенно упростить конструкцию коронноразрядных озонаторных установок и повысить их эффективность за счет отказа от использования таких схем.

Практическая значимость работы. Найдены условия создания СКР в неосушенном воздухе, позволяющие получать 120+130 граммов Оз на кВт.час поглощенной в газе энергии с концентрацией не менее 0.5 г/м3 и передавать в разряд до 75% энергии, запасенной в конденсаторе. Выход 03 на кВт.час энергии, запасенной в конденсаторе, составляет при этом 85+90 граммов, что почти вдвое превышает уровень, достигнутый на момент начала исследований [1].

Результаты исследования режимов генерации Оз коронным разрядом, создаваемым с помощью знакопеременных импульсов при наличии ДБ на плоском электроде, были использованы при выполнении работ по теме "Исследование высоковольтного коронного разряда и создание системы питания электрофильтров для комбинированной очистки выбросов промышленных предприятий от пыли, окислов азота и серы" (шифр темы Гб 94-1100-006), проводившихся в НИЦ СЭ ГУЛ «ВЭИ им. В.И. Ленина».

На основе использования коронноразрядного озонатора со знакопеременным импульсным питанием, разработанного в процессе работы над диссертацией, в Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт зерна и продуктов его переработки (ГНУ ВНИИЗ РАСХН), г. Москва, разработана технология дезинсекции зернохранилищ и зерна перед закладкой его на хранение.

В процессе работы над диссертацией был разработан фотоабсорбционый озонометр, который экспонировался на межотраслевой выставке "Роскоммаш-94" и используется в течение ряда лет в Чебоксарском государственном университете при проведении исследований в области электросинтеза озона.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на XX Международной конференции по явлениям в ионизованных газах (июль

1991г., г.Пиза, Италия); на второй Всесоюзной конференции "Озон, получение и применение" (январь-февраль 1991г., г. Москва, МГУ); на VI конференции по физике газового разряда (июнь 1992 г., г. Казань); на семинаре "Применение электронных пучков и импульсных разрядов для очистки дымовых газов" (октябрь 1992 г., г. Москва, ИВТАН), на XI Европейской конференции по атомной и молекулярной физике ионизованных газов (август 1992 г., г.Санкт-Петербург), на постоянно действующем семинаре по физике газового разряда в Институте проблем механики РАН (март 1993 г., г. Москва); на VII симпозиуме «Электротехника 2010 год» (май 2003 г., Московская область).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, приложения и списка цитированной литературы, включающего 115 наименований и список трудов автора. Объем диссертации - 187 страниц, включая 69 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована ее цель, определены задачи и приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе по материалам, имеющимся в литературе, рассмотрены физико-химические основы получения Оз в слабоионизованной плазме кислорода и воздуха: - а) основные химические реакции, формирующие баланс Оз; б) механизм их инициирования в газовом разряде и роль электрических полей; в) особенности получения Оз в условиях СКР. Проанализированы данные о влиянии параметров импульса напряжения и геометрических характеристик электродов на эффективность синтеза Оз и передачу энергии от источника питания к коронноразрядной нагрузке.

Во второй главе представлены результаты оценочного расчета количества атомов кислорода, образующихся при разряде в азот-кислородной смеси, имитирующей воздух, по основным каналам в зависимости от приведенной напряженности электрического поля E/N. Показано, что с увеличением E/N от значений, характеризующих плазму канала распро-

страняющегося катодонаправленного стримера до значений, характеризующих домен, примыкающий к аноду (проводу), наработка атомов О возрастает на два порядка.

С помощью расчета по простой электротехнической модели коронного разряда для случая аксиальной симметрии показано существование оптимального значения длины коро-нирующего провода, обеспечивающего максимальную передачу энергии от конденсатора в разряд на стадии распространения стримеров.

В третьей главе описаны экспериментальная установка и методика проведения исследований.

Основными элементами установки являлись: разрядная камера с системой электродов типа «провод-плоскость»; оптическая система измерения концентрации Оз (ртутная лампа, коллиматор, монохроматор, ФЭУ, цифровой вольтметр); импульсные источники питания коронного разряда; насос для откачки озонированного воздуха из разрядной камеры; средства измерения импульсных напряжений и токов (делитель напряжения, малоиндуктивный токоизмери-тельный шунт, осциллограф); электромеханический секундомер. Провод диаметром 0,2 мм и длиной 0.36+6.12 м размещался на диэлектрической рамке размерами в плане (0.3x0.36) м с расстоянием между витками 15+20 мм. Межэлектродное расстояние изменялось в пределах 10+60 мм. Эксперименты проводились без прокачки воздуха при значениях концентрации Оэ, отвечающих условию пропорциональности количества образовавшегося Оз числу поданных импульсов.

Для подсчета энергии, поглощенной в газе до и после замыкания стримерами разрядного промежутка экспериментальным путем определялся момент касания стримерами плоского электрода. С этой целью на ПЭ устанавливался электрод-зонд диаметром 0,2 мм, изолированный от плоскости тонкой лавсановой пленкой. Помимо этого использовался метод сопоставления осциллограмм разрядного тока, полученных при наличии и отсутствии тонкого диэлектрического барьера на плоском электроде.

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследований.

В п.4.1, приведены результаты экспериментов, проведенных при положительной полярности (ПП) апериодических импульсов. Приводится анализ осциллограмм напряжения и тока СКР. Показано, что при величине перенапряжения 1.4<П<2.0 (т.е. при ит11Х=50 кВ и 20<с!<40 мм) имеет место экспоненциальное затухание тока с постоянной времени Т,и «90 не (рис.13). Значение Т,а соответствует величине ЕШ«25 Т<1 (Е/р « 8 В/см.Тор) для воздуха и согласуется с теорией доменов, согласно которой [2] слой с £/N«25 Т<1 примыкает к плоскому электроду и определяет время затухания разрядного тока. В этой области эффективность диссоциации молекул 02 низка [3]. В части канала, примыкающей к проводу, согласно [2] величина Е^ может превышать 100 Т<1 (Е/р>30 В/см.Тор) и позволяет ожидать согласно [3] образования значительного количества Оз. Слоистая структура разряда показана на статических фотографиях (рис. 5 а). Определение величины напряжения на разряде по результатам измерения длины слоев с учетом соответствующих им значений ЕДО согласуется с измерением по осциллограмме. При установке ДБ на плоскости светящийся прианодный слой исчезал (рис. 56), что согласуется с существующими представлениями о механизме и условиях возникновения слоев.

Путем среза импульсов напряжения на разряде в различные моменты времени и сопоставления полученных результатов с результатом установки ДБ (рис.3) показано, что за счет энергии, поглощенной в газе до и после касания стримерами плоскости, образуются сопоставимые количества Оз. Измерен выход Оз на кВт.час энергии, поглощенной в газе на обеих стадиях разряда. Стадия распространения стримеров характеризуется выходом Оз на уровне 150+180 г/кВт.час, что составляет 70+80% от теоретически возможного для разряда в воздухе [4,5] и позволяет рассматривать СКР как перспективный способ получения Оз в невысоких концентрациях. Выход Оз на второй стадии разряда составил

35-^-55 г/кВт.час в зависимости от длительности импульса и характеризует эффект доменов.

При установленном ДБ срез импульса после касания стримерами плоскости на различных стадиях затухания тока приводил к уменьшению количества полученного Оз на 5+9% при различных значениях перенапряжения. Предположительно, это уменьшение обусловлено влиянием среза на разряд по поверхности ДБ (свечение которого регистрируется на статической фотографии (рис. 56)), который дает вклад в общую наработку 03. О малости этого вклада свидетельствует отсутствие влияния толщины ДБ на количество полученного озона при 0.1< бдв < 2.0 мм. При прочих равных условиях установка ДБ приводила к уменьшению количества полученного Оз на такую же величину, как и при срезе напряжения в момент касания стримерами плоского электрода в отсутствие ДБ (рис.3)). Приведенные данные свидетельствуют о том, что при установленном ДБ поглощение энергии в газе после касания стримерами плоскости не дает существенного вклада в образование Оз вследствие отсутствия доменов в плазме стримерных каналов.

При оптимальной величине П найдено оптимальное значение длины провода, нормированное на энергозапас конденсатора («57 м/Дж), обеспечивающее получение, до 90 граммов Оз на кВт.час запасенной энергии, что приблизительно вдвое превысило наивысшее значение, достигнутое на момент начала исследований [1].

Найдено оптимальное значение перенапряжения П на разряде (160-Н70%), обеспечивающее получение максимального количества Оз при всех значениях длительности импульса, реализованных в эксперименте. Показано, что при П>Поптим с ростом П уменьшается поглощение энергии в разряде на стадии распространения стримеров (рис.2) и возрастает их средняя скорость (рис.14).

В п.4.2. обсуждаются результаты экспериментов, проведенных при отрицательной полярности апериодических импульсов. Выход Оз на кВт.час запасенной в конденсаторе

и поглощенной в разряде энергии не превышал при ОП соответственно 29 и 60 граммов (рис.10). Образование максимального количества Оз наблюдалось при П ~ 170% и ^мп52 300 не. Показано, что создание комбинации коронного разряда и разряда по поверхности ДБ позволяет при неизменном энсргозапасе конденсатора существенно увеличить количество энергии, передаваемой в разряд, и вместе с тем количество полученного 03 (приблизительно на 80%) за счет увеличения перенапряжения на промежутке, длительности импульса и оптимизации длины провода (рис.11). Наибольший выход Оз, нормированный на запасенную энергию Ус ~ 50 г/кВт.час, достигнут при комбинации коронного разряда с разрядом по поверхности ДБ (рис.11) при четырехкратном перенапряжении на разряде.

В п.4.3. представлены результаты экспериментов, выполненных при использовании знакопеременного импульсного напряжения (ЗИН). Анализируются осциллограммы напряжения и тока а также динамика поглощения энергии в разряде. Отмечается наличие импульсов тока, характерных для стримеров, на положительных полуволнах импульса ЗИН. На отрицательных полуволнах подобные импульсы тока не регистрировались вплоть до возникновения искрового пробоя. Поглощение энергии в газе происходило главным образом на положительных полуволнах ЗИН (рис.15). Характерные значения энергетического выхода Оз в разряде (Ув„) близки к полученным при использовании апериодических импульсов положительной полярности. Появление пиков тока на отрицательной полуволне ЗИН (и резкое увеличение поглощения энергии) наблюдалось при таких значениях П, при которых установка ДБ необходима для предотвращения искрового пробоя.

Обнаружен эффект полярности первой полуволны ЗИН: - при ПП достигался более эффективный синтез Оз в разряде, при ОП- более высокий энерговклад в газ (рис.12). Влияния частоты колебаний напряжения в импульсе на при изменении величины ее в пределах 1.5+3.1 МГц не обнаружено. Наибольшие значения У^ и Ус при использовании

ЗИН получены при установленном ДБ (при комбинированном разряде). При разряде в воздухе они составляли соответственно 90 и 44 г/кВт ч; при разряде в кислороде 200 и 86 г/кВтч. С увеличением частоты следования импульсов от 50 до 350 имп/сек (с интенсивной вентиляцией разрядного промежутка) величина Yc практически не изменялась.

В п.4.3.7 приведена методика определения основных параметров высокоэффективной коронноразрядной озонатор-ной установки, выработанная на основе использования найденных экспериментально и обоснованных оптимальных значений перенапряжения на разряде и длины коронирующего электрода, приведенной к энергозапасу конденсатора при положительной полярности импульсов напряжения и низко-импедансном подключении питающего конденсатора к системе электродов.

В приложении приведено описание озонометра фотоабсорбционного, разработанного в процессе работы над диссертацией.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ

1. Найдены оптимальные значения перенапряжения на разряде и величины отношения длины провода к энергозапасу конденсатора, обеспечивающие при положительной полярности импульсов напряжения получение из неосушсн-ного воздуха 120+130 граммов Оэ на кВт.час поглощенной в газе энергии и передачу к газу до 75% энергии, запасенной в конденсаторе. Достигнутый выход Оз на кВт.час запасенной в конденсаторе энергии практически вдвое превысил максимальное значение, известное на момент начала исследований.

2. Показано, что оптимизация перенапряжения на разряде и длины коронирующего электрода обеспечивает передачу максимального количества запасенной энергии в газ в процессе распространения катодонаправленных стримеров, минимальное время разрядки питающего конденсатора и минимальный остаток остаток энергии в нем после затухания разряда.

3. Установлено, что образование Оз за счет энергии,

поглощенной в газе после касания стримерами плоскости, связано с возникновением слоев (доменов) в плазме (примерного канала, образующихся в результате развития при липа-тельной неустойчивости.

4. Экспериментально показано, что за счет энергии, поглощенной в газе до и после замыкания стримерами разрядного промежутка образуются сопоставимые количества 03. Определены значения энергетического выхода 03, характеризующие обе стадии разрядного процесса.

5. Установлено, что наибольший энергетический выход озона в разряде достигается при использовании апериодических импульсов напряжения положительной полярности.

6. Обнаружен эффект полярности первой полуволны знакопеременного импульса напряжения: показано, что при положительной полярности достигается более высокий энергетический выход озона в разряде.

7. Выработаны рекомендации по использованию импульсного питания в коронноразрядных установках для эффективного получения озона из неосушенного воздуха, основанные на найденных в эксперименте оптимальных значениях перенапряжения на разряде и приведенной длины коронирующего электрода для диаметра КЭ (0.2-Ю.4) мм при низкоимпедансном подключении импульсного источника питания (конденсатора) к нагрузке. Показано, что оптимизация указанных параметров позволяет упростить конструкцию коронноразрядных установок для получения озона за счет отказа от использования специальных схем формирования наносекундных импульсов.

СПИСОК РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Гордееня Е.А., Костинский А.Ю., Солозобов Ю.М., Трапезников А.Ф., Чернов E.H.. Электросинтез озона в импульсном коронном разряде.// Вторая Всесоюзная конференция "Озон. Получение и применение". 30 янв.-1 февр. 1991, Москва, МГУ. Тез. докл., с. 31-32

2. Гордееня Е.А., Костинский А.Ю., Терехин В.Е., Трапезников А.Ф.. Синтез озона в высокочастотном

импульсном разряде.// XX ICPIG. 8-12 июля 1991, Иль-Чиокко (Италия). Тезисы докладов, том 4, с. 923-924 (англ.)

3. Гордееня Е.А., Матвеев A.A.. Синтез озона в импульсном коронном разряде при импульсном питании.// VI Конференция по физике газового разряда. 23-25 июня 1992, Казань. Тезисы докладов. Часть 2, с. 88-89

4. Гордееня Е.А., Матвеев A.A.. Вольт-амперные характеристики импульсного коронного разряда.// XI Европейская конференция по атомной и молекулярной физике ионизованных газов. 25-28 авг. 1992, С.- Петербург. Тезисы докладов, с. 332-333 (англ.)

5. Гордееня Е.А., Матвеев A.A.. Эффективность образования озона в импульсном коронном разряде.// Там же, с. 427-428 (англ.)

6. Гордееня Е.А., Матвеев A.A.. Синтез озона в импульсной короне при знакопеременном питании.// В кн. "Применение электронных пучков и импульсных разрядов для очистки дымовых газов". Материалы семинара (ноябрь 1992, Москва, ИВТАН), 1993, с. 60-64

7. Гордееня Е.А., Матвеев A.A.. Влияние формы импульса напряжения на эффективность синтеза озона в коронном разряде.// Plasma Sources. Sei. Technol., vol 3, 1994, pp. 575-583 (англ.)

8. Гордееня Е.А.. О возможности повышения эффективности синтеза озона в стримерном коронном разряде.// Письма в ЖГФ, том 21, вып. 17, 1995, с. 28-32

9. Гордееня Е.А. Патент РФ № 2085479 "Озонатор", заявка № 95112217, приоритет от 18.07.95, опубликовано в БИ от 27.07. 97

10. Гордееня Е.А.. Динамика поглощения энергии в коронном разряде и образование озона. //Материалы VII симпозиума «Электротехника 2010», т.4, 7.04, 2003

11. Бондалетов В.Н., Гордееня Е.А., Пуресев Н.И., Яценко Е.С. Анализ тепловых процессов в мощных генераторах озона с высокочастотными источниками электропитания. // Материалы VII симпозиума «Электротехника 2010», т.4, 7.35, 2003

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Masuda S., Sato M., Seki Т.. High-efficiency ozonizer using travelling wave pulse voltage.// IEEE Trans, on Ind. Appl., vol. IA-22, №5, 1986, pp 886-891

2. Sigmond R.S.. Basic corona phenomena: the roles of space charge saturation and secondary streamers in breakdown.// XVIICPIG, Dusseldorf, 29 Aug.-2 Sept., Inv. Pap., pp.174-186

3. Акишев Ю.С., Дерюгин А.А., Кочетов И.В. и др.. Эффективность генерации химически активных частиц в самостоятельном тлеющем разряде.// Физика плазмы, 1994, том 20, №6, с.585-592

4. Мнацаканян А.Х., Найдис Г.В., Солозобов Ю.М.. Моделирование плазмохимических процессов в коронных разрядах.//Применение электронных пучков и импульсных разрядов для очистки дымовых газов. Материалы семинара. Москва, ИВТАН, окт. 1981, с. 47-52

5. Braun D. and Pietsch G.. Modelling of a dielectric barrier discharge with respect to the efficiency of ozone formation.// Вторая всесоюзная конференция "Озон. Получение и применение." Тезисы докладов. Москва, МГУ, 30 янв,- 1 февр.1991, с.241-243

Выход озона за импульс

Энергия, поглощенная в газе

1Г5 15^155 14-145 ,з.т I в процессе распространения

,___I—, стримеров, Дж

/ Перенапряжение / -.-.-<-1-.-<->

'-е-К-^ "155 1 4-145 1 35

*-ЯС«17 мкс о - ИС=45 мкс & - РС=5,0 мкс □ - РС=1,21 мкс о - ЙС=0,58 мкс V - ЙС=0,25 мкс

10 20 30 40 50

Межэлектродное расстояние, мм

рис.1

175

■ ЯС=0.58 мкс

■ ЯС=0.25 мкс

15 20 25 30 35 40 45 Межэлектродное расстояние, мм рис 2

Относительный выход озона в импульсе 1,0

20 60 100 140 время до среза, не

рис 3

Выход озона, нормированный на поглощенную в газе энергию

200| Г9Я„

г/1втчас

I I

I

tнa стадии Л

распространения стримеровТ

II1 I

ЯС=5,0 мкс

I

после пересечения стримерами

разрядного промежутка * * 2

2 5 г

1

20 25 30 35 40 45 50 Межэлектродное расстояние, мм

рис 4

Статические фотографии СКР

Удельный выход озона

,—провод -плоскость

положительная полярность

• домены -

Ж

б

положительная полярность

барьер

Ь

50 40 30 20 10

отрицательная полярность

рис.5

Напряжение и ток СКР

и, кВ / —..

А / холостом~

ходу

'"'"'...............3,8 м/Дж

----57 м/Дж

50 100 150 г, не

90 80 70 60 50 40 30

Ус , г/кВт .час

• - С=93 пФ, \Л^=0 094Дж *. - С =56 пФ, Щ =0.057 Дж ■ -С=1300пФ,У^=2.0Дж

♦ -С=850пФ, \Л$.=1.4Дж ^-С=290пФ, \Л^=0.28 Дж

О 20 40 60 80 Приведенная длина провода, м/Дж

рис.6

Энерговклад в газ (отн. единицы) 1.0.-

Г=49,4 м/Дж 57 м/Дж^

3,8 М/Дж 11,4 м/Дж 19,0 м/Дж 64,6 м/Дж

рис 7

рис.8

Выход озона за импульс

— Граница искрения

♦ -1*0=0,13 МКС А - КС=0,25 мкс

■ -110=0,58 мкс

* - Ж>1,21 мкс

• - КС =2,23 мкс

■ -1*0=5,0 мкс

без барьера

■да $•

г/кВт.час

Удельный выход озона

отрицательная полярность |

20 -

10 -

15 20 25 30 35 40 Межэлектродное расстояние, мм

рис.9

Выход озона за импульс

с барьером без барьера

(К>0.13 мкс + ... .

—— * («>0,25 мкс А

—■ ЯС*0.58 мкс 0 ......

РН>1,21 мкс

--* 1*С"2,23 мкс

5 10 15 20 25 30 Межэлектродное расстояния, мм

рис.10

Моэ, 10 мол./имп. Уд, г/кВт.час

2 4 6 8 10 12 14 16 Число параллельно включенных проводов (длина провода 0,36 м)

• а ■ - положительная ода отрицательная

20 30 40 50 Межэлектродное расстояние, мм

рис.11

рис.12

100 90 60 70

Межалектродное расстояние, мм рис.13

Средняя скорость стримера, 108см/сек 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6

Межэлектродное расстояние, мм рис.14

Напряжение, ток СКР, энерговклад в газ

20 25 30 35 40 45

рис.15

»

к

I

к

И 0 75 £

РНБ Русский фонд

2006-4 11824

л

Тираж 100 экз.

ВВЕДЕНИЕ.1ц

ГЛАВА 1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ ОЗОНА

В ГАЗОВОМ РАЗРЯДЕ. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.{S

1.1.Основные химические реакции в неравновесной плазме кислорода и воздуха.

1.2.Инициирование химических процессов в газовом разряде.

Роль электрических полей.

1.3.Условия образования озона в коронном разряде.

1.4.Влияние материала электродов на синтез озона.-i,^

1.5.Эффект импульсного питания стримерного коронного разряда.

Факторы импульсного питания.

1.5.1. Крутизна фронта импульса напряжения.

1.5.2. Амплитуда импульса напряжения.

1.5.3. Длительность импульса напряжения.

1.5.4. Высокочастотные пульсации напряжения.

1.5.5. Напряжение постоянного смещения.

1.5.6. Геометрические характеристики электродной системы.

1.6. Выводы к обзору литературы.

Определение цели и задач исследования. Sk

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1. Анализ влияния образования доменов в плазме стримерного канала на наработку атомов кислорода.S

2.2. Оценка оптимальной длины коронирующего провода. £ ^

ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ И АППАРАТУРА

3.1. Требования к экспериментальной установке.

3.2. Описание экспериментальной установки. &

3.3. Импульсные источники питания стримерного коронного разряда.

3.4. Измерение концентрации озона.^

3.5.0пределение энерговклада в разряд и энергетического выхода озона. % ^

ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

4.1. Апериодический импульс. Положительная полярность. ^ £

4.1.1. Напряжение и ток разряда.^ ^

4.1.2. Энерговклад в газ.

4.1.3. Выход озона.

4.1.4. Энергетический выход озона.

4.1.5. Влияние длины коронирующего электрода. Приведенная длина КЭ.

4.1.6. Влияние среза импульса напряжения.

4.2. Апериодический импульс. Отрицательная полярность.

4.2.1. Напряжение и ток разряда.

4.2.2. Выход озона. ^^

4.3. Знакопеременные питающие импульсы.

4.3.1. Напряжение, ток разряда, энерговклад в газ.

4.3.2. Выход озона.

4.3.3. Эффект длины коронирующего электрода.1S

4.3.4. Энергетический выход озона.

4.3.5. Эксперимент по получению озона из кислорода. \

4.3.6. Эксперимент, выполненный при повышенной частоте следования импульсов. Воздух.

4.3.7. Методика определения основных параметров высокоэффективной коронноразрядной озонаторной установки.i

ВЫВОДЫ.

Озон - аллотропная модификация кислорода (химическая формула Оз) является одним из наиболее сильных окислителей среди известных в настоящее время и применяемых в промышленности. По величине окислительного потенциала (2.07 В) он уступает лишь фтору и некоторым свободным радикалам [1,2]. Во многих случаях использование Оз взамен других окислителей, таких как хлор и его соединения, соли хромовой и мангановой кислот, Н2О2, органические перекиси и др. дает ряд преимуществ, благодаря чему масштабы промышленного использования озона неуклонно возрастают. К числу наиболее важных преимуществ, которые дает использование озона, относятся следующие [1]:

- более глубокое окисление исходных веществ;

- простота утилизации неиспользованного окислителя;

- продукт разложения озона (кислород) не загрязняет окружающую среду;

- повсеместное наличие сырья для производства озона (атмосферный воздух). Благодаря широкому спектру реакций и экологической совместимости с окружающей средой озон находит применение практически во всех отраслях промышленности [1*5]:

- в химической (производство серной кислоты, органических полупродуктов, оксидов металлов и др.);

- нефтехимической (производство пластмасс, органических кислот, жирных спиртов и др. продуктов);

- целлюлозно-бумажной (отбеливание целлюлозы);

- пищевой (рафинирование масел и жиров, стерилизация тары, дезинфекция холодильных камер для хранения мяса и рыбы и др.);

- в металлургической, фармацевтической, легкой промышленности и т.д.

В медицине озон используется как дезинфицирующее средство [6,7], для консервации донорской крови, а также при лечении ряда заболеваний, в числе которых вирусные и грибковые инфекции, заболевания органов дыхания и сердечно-сосудистой системы и многие другие, в том числе и не поддающиеся излечению другими средствами.

С начала прошлого века озон используется в технологии подготовки питьевой воды для ее обеззараживания, а также для обработки промышленных стоков с целью удаления из них токсичных соединений, не поддающихся биологическому разложению [2].

Актуальность темы. Одной из наиболее острых экологических проблем современности, в решении которой озону отводится важная роль [8*13], является проблема удаления низкоконцентрированных токсичных примесей различного рода (сероводород, фенол, сероуглерод, тетраэтилсвинец, стирол, бензапирен и многие другие, включая широкий спектр болезнетворных микроорганизмов) из газовых выбросов промышленных предприятий и технологических установок. Малая концентрация примесей (на уровне от единиц миллиграммов до единиц граммов на кубометр газа) снижает эффективность их удаления традиционными методами очистки газов.

К числу производств, выбросы которых содержат токсичные примеси, в частности относятся:

- Тепловые электростанции, котельные, бойлерные. Их выбросы содержат окислы азота и серы с концентрацией 300+600 ррш и 700+1500 ррш соответственно в зависимости от вида органического топлива; окись углерода (40+100 ррш); полиароматические углеводороды (2+5 мкг/м ), из которых до 10% по массе обладают канцерогенным действием; цианистые соединения с концентрацией до 5 ррш и др. вещества. Объем газовых выбросов типичного энергоблока мощностью 320 МВт составляет 10б м3/час при температуре газа 60+80 °С,. для котельных и бойлерных он не превышает 2-105 м3/час [14].

- Предприятия металлургического и коксохимического производства. Например, отходящие газы от печей обжига электродов Днепропетровского электродного завода содержат сильнейший из канцерогенов бенз(а)пирен в концентрации до 0.25 мг/м3, что превышает предельно допустимую концентрацию его в атмосфере в тысячу раз. На предприятиях коксохимического производства содержание бенз(а)пирена в газовых выбросах достигает 20+50 мг/м3, т.е. имеет место превышение ПДК в 105+2-105 раз (объемный расход отходящих газов да 2500 м3/час, температура 160 °С, вода до 40 г/м3, смолистые вещества до 2+3 г/м3) [15].

- Предприятия по производству стеклопластиков. В частности, выбросы Северодонецкого ПО «Стеклопластик» содержат стирол в концентрации 10+120 мг/м3 при величине объемного расхода газа около 25000 м3/час [16]. В цехах, где осуществляется прессование изделий из фенопластов, концентрация формальдегида и фенола в воздухе вблизи технологического оборудования может превышать ПДК в 1.5+1.8 раз несмотря на действие приточно-вытяжной вентиляции [17]. Расход воздуха, требующего очистки, превышает при этом 105 м3/час.

- Предприятия, выпускающие вискозное волокно. Их газовые выбросы при величине объемного расхода газа 2+4 млн. м3/час содержат сероуглерод с концентрацией 1+2 г/м3 а также сероводород [12,13].

- Предприятия по переработке древесины. В отходящих газах содержатся сероводород, метилмеркаптан, диметилсульфид, диметилдисульфид, скипидар, диоксин и др. вещества [18].

- Предприятия по выпуску аминокислот и биовитаминного концентрата выбрасывают в воздух широкий спектр органических соединений и микроорганизов.

- Помимо промышленных предприятий и ТЭС мощным источником загрязнения воздуха является транспорт. В частности, высоким содержанием окиси углерода, азота, фенола, акролеина и бенз(а)пирена отличаются выхлопные газы судовых дизелей (величина объемного расхода составляет при этом 500 и более м 3/час) [19].

Большинство упомянутых примесей эффективно окисляется озоном [1]. Продукты окисления некоторых из них относительно безвредны и могут быть выброшены в атмосферу. Для окислов азота, стирола и некоторых других примесей окисление является лишь одной из стадий процесса очистки выбросов, имеющей целью повысить эффективность удаления примеси на последующих стадиях. Технология окисления озоном многих промышленных загрязнителей в настоящее время отрабатывается на лабораторных и опытно-промышленных установках. Концентрация и расход озона, необходимого для очистки выбросов конкретного предприятия или технологической установки, зависят от расхода газа и концентрации удаляемой примеси и требуемой степени ее окисления.

В приведенных выше примерах использования озона для снижения токсичности газовых выбросов промышленных предприятий потребная концентрация озона составляет от десятков миллиграммов до 1.5-5-3.0 граммов на кубометр газа (исключая случай, когда обработка газа производится путем орошения озонированной водой). В то же время современные промышленные озонаторы производят озон с концентрацией более 20 г/м3 при работе на воздухе и более 100 г/м3 при работе на кислороде [2-4].

Особенности традиционных озонаторов таковы, что для их надежной работы, а также для достижения указанных выше значений концентрации озона необходима глубокая осушка рабочего газа и тщательная очистка его от пыли. При работе озонатора на воздухе это приводит к тому, что суммарные затраты энергии на получение килограмма озона (включающие затраты на подготовку воздуха и охлаждение генератора озона) более чем вдвое превышают затраты энергии на синтез озона в разряде. Использование кислорода в свою очередь создает проблемы, связанные с его транспортировкой, хранением или получением на месте использования.

Существенным недостатком технологий очистки, основанных на введении озона в русло очищаемого газа извне, является низкая скорость реакций окисления примесей, обусловленная малой концентрацией последних. Следствием этого является повышенный удельный расход озона и необходимость увеличения времени контакта обрабатываемого газа с озоном (т.е. необходимость увеличения объема реакционной камеры при заданном расходе газа) для достижения необходимой степени окисления примеси.

Перспективным способом окисления низкоконцентрированных примесей в воздухе является способ, основанный на получении озона непосредственно в потоке очищаемого газа за счет создания в нем некоторых разновидностей электрического разряда. Достоинства этого способа заключаются в том, что: - а) наличие большого количества возбужденных частиц в газе понижает энергетический порог реакций окисления примесей и увеличивает их скорость, - б) при наличии в обрабатываемом газе паров воды в разряде наряду с озоном образуется значительное количество радикалов, обладающих высоким окислительным потенциалом, - в) существует возможность снизить капитальные затраты на сооружение систем очистки газов за счет расширения функций используемого оборудования (в частности, электрофильтры могут быть использованы также в качестве плазмохимического реактора).

Известны попытки использования для данной цели различных видов электрического разряда:

- стримерного коронного (СКР),

- тлеющего разряда атмосферного давления в потоке газа (ТРПГ),

- барьерного (в том числе с водяной пленкой в качестве электрода),

- несамостоятельного, поддерживаемого электронным пучком, и т.д.

Технические особенности способов создания и поддержания перечисленных выше неравновесных форм электрического разряда налагают определенные ограничения на их использование в системах очистки газов. Так, например, использование ТРПГ требует прокачки обрабатываемого газа в разрядном промежутке со скоростью 100-г200 м/с для обеспечения устойчивого горения разряда при величине средней напряженности электрического поля в газе, обеспечивающей эффективную диссоциацию молекул кислорода. Факторами, ограничивающими использование барьерного разряда, являются относительно высокое гидросопротивление газового тракта, низкая надежность диэлектрического барьера при работе в запыленном, влажном газе, а также существенное влияние влаги, адсорбированной на поверхности барьера, на структуру и свойства разряда. Высокая эффективность производства радикалов (в том числе атомов кислорода) достигается при использовании электронных пучков, однако по ряду причин данный способ очистки газов является дорогостоящим.

Использование стримерного коронного разряда для получения озона с целью очистки воздуха от токсичных примесей обладает рядом достоинств, позволяющих оценивать данное направление в технике очистки промышленных газов как перспективное. Важнейшими из них являются:

- низкие удельные энергозатраты на производство озона и радикалов,

- малая чувствительность характеристик СКР к наличию в газе пыли,

- низкое гидросопротивление газового тракта,

- возможность инициировать химические процессы в больших объемах газа.

Согласно данным [21] затраты энергии на производство радикалов в установках с СКР практически всегда ниже, чем в установках с электронным пучком при одинаковой плотности энерговклада. Приведенные в [22] экспериментальные данные по очистке воздуха от различного рода примесей с помощью коронного разряда свидетельствуют о том, что в условиях СКР достигается эффективное окисление ряда органических примесей при исходной их концентрации 100*2000 ррш с получением нелетучих продуктов. (Удельные энергозатраты на очистку находились в пределах 5*60 Вт.час/м3.) В результате спектроскопических исследований в [22] было установлено, что удаление органических примесей из исходной смеси обусловлено расходованием озона. Таким образом, для определенного круга промышленных загрязнителей воздуха (главным образом органических веществ) величина удельных энергозатрат на очистку воздуха находится в прямой зависимости от величины удельных энергозатрат на получение озона.

Известны коронноразрядные озонаторные установки, предназначенные для очистки газовых выбросов предприятий по производству вискозного волокна от сероуглерода, а также для очистки воздуха животноводческих хозяйств от бактерий, аммиака и сероводорода, в которых СКР создается с помощью постоянного напряжения положительной полярности [12,13]. На подобных установках достигнут уровень удельных энергозатрат на очистку от CS2 10*20 Вт.час/м3 при начальной концентрации CS2 на уровне 1*2 г/м3. По данным [12,13] подобный результат не достигался при введении озона извне в очищаемый газ.

Известно также, что удельные затраты энергии на производство озона в условиях СКР существенно снижаются при использовании импульсного напряжения со скоростью

1 "У нарастания порядка 10 В/сек. Сокращение времени действия электрических полей в газе позволяет с одной стороны уменьшить потери энергии на нагрев газа током ионов, с другой стороны, регулирование скорости их нарастания позволяет оптимизировать величину напряженности электрического поля вблизи коронирующего электрода, при которой возникают стримеры. Результаты расчета баланса энергии электронов в условиях, характеризующих стримерную корону, создаваемую импульсным напряжением, показали [23], что максимум функции распределения электронов по энергиям в области головки стримера соответствует величине энергии около 6 эВ, что превышает порог диссоциации молекулы кислорода. Следовательно, при создании СКР с помощью быстронарастающих импульсов напряжения в области головки стримера могут быть созданы условия, близкие к оптимальным для получения озона.

На практике наиболее высокий энергетический выход озона в разряде (более 100 граммов на кВт.час поглощенной в газе энергии) достигался при таких значениях длительности импульса и перенапряжения, при которых стримеры не пересекали полностью разрядный промежуток. (Длительность протекания разрядного тока при этом о 7 составляла КГ* 10' сек.) Однако при подобных условиях коронный разряд как нагрузка обладает значительной реактивностью. Анализ характеристик известных лабораторных и опытно-промышленных коронноразрядных озонаторных установок с импульсным питанием показал, что при указанных выше условиях доля запасенной в источнике питания (конденсаторе) энергии, передаваемой к газу за время протекания разрядного тока, составляет 15-ъ44 процента. Вследствие этого выход озона, нормированный на запасенную в источнике питания энергию, у них не превышал при разряде в воздухе 46 г/кВт. час.

Увеличение доли энергии, передаваемой от источника питания к газу при СКР, достигается при условиях, когда стримеры полностью пересекают разрядный промежуток. Однако при этом в опыте наблюдался низкий энергетический выход Оз. Причиной этого являлась низкая напряженность поля (и энергия электронов) в плазме стримерного канала и, как следствие, низкая эффективность диссоциации молекул О г.

Известно, что при разряде в воздухе существует физический эффект, приводящий к локальному повышению напряженности электрического поля в канале стримера и обусловленный особенностями прилипания электронов к молекулам Ог. После замыкания стримерами разрядного промежутка он приводит к образованию доменов (или слоев) с резко различающимися значениями приведенной напряженности электрического поля (Е/р). Однако возможность использования этого эффекта для повышения эффективности синтеза Оз в коронном разряде до настоящего времени целенаправленно не изучалась.

Установлено, что эффективность передачи энергии от источника питания к газу при СКР, а также выход озона на единицу поглощенной в газе энергии зависят от параметров импульса напряжения и геометрических характеристик электродной системы. Имеющиеся в литературе немногочисленные сведения на этот счет (полученные экспериментально) характеризуют относительно узкий диапазон экспериментальных условий и в определенной степени не согласуются между собой.

Анализ результатов проведенных ранее экспериментальных и теоретических исследований в области получения озона с помощью СКР позволяет констатировать, что условия создания СКР, обеспечивающие высокий энергетический выход озона в разряде наряду с эффективной передачей энергии от источника питания к газу до настоящего времени не найдены. В связи с этим, учитывая большую практическую значимость развития озонных технологий, а также уровень достигнутых результатов, следует считать исследование факторов, влияющих на энергетический выход озона в СКР и эффективность передачи энергии от источника питания к газу актуальной задачей.

Цель работы. Исходя из существа проблемы, цель работы была определена, как исследование свойств стримерного коронного разряда, создаваемого с помощью импульсного напряжения при условиях, когда стримеры полностью пересекают разрядный промежуток, и отыскание на этой основе условий зажигания разряда, обеспечивающих наряду с высоким энергетическим выходом озона в разряде эффективную передачу энергии, запасенной в источнике питания, к газу, а также выработка рекомендаций по выбору условий импульсного питания СКР в установках для получения озона.

Для достижения поставленной цели был определен ряд задач исследования. К числу факторов, роль которых в достижении цели потребовала более подробного экспериментального исследования, были отнесены следующие:

• - длительность и полярность апериодических импульсов напряжения,

• - величина перенапряжения на разрядном промежутке,

• - длина коронирующего электрода,

• - перемена полярности напряжения в импульсе (в частности эффект полярности первой полуволны знакопеременного импульса и частоты колебаний напряжения в импульсе).

Научная новизна. При проведении исследований был получен ряд новых результатов.

В частности, при использовании апериодических импульсов положительной полярности были получены следующие новые результаты:

1. Установлен факт существования оптимального значения перенапряжения, не зависящего от длительности импульса, и обеспечивающего при прочих равных условиях образование максимального количества Оз. Для данного диаметра провода оптимальное перенапряжение составило 1$(Н160% от статического разрядного напряжения. Экспериментально показано, что при оптимальном значении перенапряжения величина интеграла мощности разряда, подсчитанного до момента касания стримерами плоскости, также достигает максимума.

2. С помощью техники среза импульсов напряжения на разряде экспериментально показано, что за счет энергии, поглощенной в газе до и после касания стримерами плоскости образуются сопоставимые количества Оз. Вместе с тем экспериментальным путем раздельно определены значения энергетического выхода Оз, характеризующие обе стадии разрядного процесса. Выход Оз на первой стадии составил 150-480 г/кВт.час независимо от величины перенапряжения или 70^-80% от теоретически возможного для разряда в воздухе. Выход Оз на второй стадии разряда составил 35-^55 г/кВт.час в зависимости от длительности импульса. В качестве теоретического предела были взяты значения 20СН-220 г/кВт.час, полученные в работах Брауна-Питча а также Мнацаканяна-Найдиса-Солозобова.

3. Установлено, что образование Оз за счет энергии, поглощенной в газе после касания стримерами плоскости, связано с возникновением слоев (доменов) в плазме стримерного канала, образующихся в результате развития прилипательной неустойчивости. Показано, что подавление образования слоев с помощью ДБ эквивалентно в отношении количества полученного Оз прекращению выделения энергии в разряде путем среза импульса напряжения на разряде в момент касания стримерами плоского электрода.

4. Установлен факт существования оптимального значения длины провода, обеспечивающего при оптимальной величине перенапряжения получение максимального количества Оз на кВт.час энергии, запасенной в конденсаторе. Оптимальное значение длины провода составило около 57 метров на джоуль энергии, запасенной в конденсаторе. При этом выход Оз на кВт.час энергии, запасенной в конденсаторе, достигал 90 граммов, что вдвое превысило максимальное значение, достигнутое на момент начала исследований в работах других авторов.

5. Экспериментально показано, что при оптимальных значениях перенапряжения и длины провода время разрядки конденсатора и остаток энергии в нем после затухания разрядного тока имеют минимальные значения, а величина энергии, поглощенной в газе в процессе распространения стримеров, - максимальное значение.

При отрицательной полярности импульсов экспериментально установлено следующее:

1. Наибольшее количество Оз образуется при величине перенапряжения, соответствующей границе перехода коронного разряда в искровой. Эта величина не является постоянной и возрастает с увеличением длительности импульса.

2. При равных значениях амплитуды импульса, длины провода и запасенной в конденсаторе энергии образуется в 2+2.5 раза меньше Оз, чем при положительной полярности. Выход озона на кВт.час запасенной в конденсаторе и поглощенной в разряде энергии не превышал соответственно 29 и 60 граммов.

3. Показано, что создание комбинации коронного разряда и разряда по поверхности ДБ позволяет при неизменном энергозапасе конденсатора существенно увеличить количество энергии, передаваемой в разряд, и вместе с тем количество полученного Оз за счет увеличения перенапряжения на промежутке и длительности импульса. Однако, выход Оз на кВт.час запасенной в конденсаторе и поглощенной в комбинированном разряде энергии не превышал соответственно 46 и 55 граммов.

При использовании знакопеременных импульсов установлено следующее:

1. Существует эффект полярности первой полуволны знакопеременного импульса напряжения: - при положительной полярности достигается более высокий выход Оз на кВт.час поглощенной в газе энергии, а при отрицательной — более эффективная передача энергии от источника питания в разряд.

2 Существенное влияние частоты колебаний напряжения в импульсе на энергетический выход Оз в разряде отсутствует в пределах 1.5+3.1 МГц.

Практическая значимость работы. В результате проведенных исследований найдены условия питания СКР, позволяющие получать озон из неосушенного воздуха с энергетическим выходом 120+130 граммов на кВт.час поглощенной в газе энергии при величине концентрации не менее 0.5 г/м3. При этом выход озона на кВт.час энергии, запасенной в источнике питания, составил 85+90 граммов, что превышает достигнутый ранее уровень практически вдвое.

Оптимизация величины перенапряжения и приведенной длины коронирующего электрода позволяет существенно упростить конструкцию коронноразрядных озонаторных установок за счет отказа от использования схем формирования наносекундных импульсов для получения высокого энергетического выхода озона в разряде.

Результаты исследования режимов получения озона в СКР, создаваемом с помощью знакопеременного импульсного напряжения, были использованы при выполнении работ по теме "Исследование высоковольтного коронного разряда и создание системы питания электрофильтров для комбинированной очистки выбросов промышленных предприятий от пыли, окислов азота и серы" (шифр темы Гб 94-1100006), проводимых в ВЭИ им.В.И.Ленина.

В процессе работы над диссертацией был разработан фотоабсорбционый озонометр, который экспонировался на межотраслевой выставке "Роскоммаш-94".

Основные положения, выносимые на защиту. На защиту выносятся результаты экспериментальных исследований эффективности синтеза Оз в стримерном коронном разряде, создаваемом с помощью импульсного напряжения в системе электродов типа «провод-плоскость» при условиях, когда стримеры полностью пересекают разрядный промежуток.

Установлено, что при таких условиях достигается существенное повышение эффективности передачи энергии от импульсного источника питания в разряд наряду с высоким выходом Оз на кВт.час поглощенной в разряде энергии.

1. При положительной полярности импульсов напряжения существуют оптимальные значения перенапряжения на разряде и отношения длины провода к энергозапасу конденсатора, обеспечивающие минимальное время его разрядки, минимальный остаток энергии; максимальную передачу энергии в разряд на стадии распространения стримеров и получение максимального количества Оз на кВт.час запасенной в конденсаторе энергии.

2. За счет энергии, поглощенной в газе до и после замыкания стримерами разрядного промежутка образуются сопоставимые количества озона.

3. Экспериментальным путем определены значения выхода озона на кВт.час энергии, поглощенной в газе до и после замыкания катодонаправленными стримерами разрядного промежутка. Показано, что для первой стадии разрядного процесса энергетический выход озона составляет 7СН-80% от теоретически возможного для разряда в воздухе.

4. Образование озона, обусловленное поглощением энергии в газе после замыкания катодонаправленными стримерами разрядного промежутка, связано с возникновением доменной структуры в плазме стримерных каналов, обусловленной развитием прилипательной неустойчивости.

5. При положительной полярности импульса напряжения достигается более высокий энергетический выход Оз, чем при отрицательной.

6. При положительной полярности первой полуволны знакопеременного импульса напряжения достигается более высокий выход Оз на кВт.час поглощенной в газе энергии, а при отрицательной - более эффективная передача энергии от источника питания в газ.

7. Использование найденных экспериментально оптимальных значений перенапряжения и приведенной длины провода при положительной полярности импульсов напряжения обеспечивает эффективный режим питания коронноразрядной озонаторной установки короткими импульсами (наносекундного диапазона) без использования специальных схем формирования наносекундных импульсов. Это позволяет существенно упростить конструкцию коронноразрядных озонаторных установок за счет отказа от использования таких схем.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на XX Международной конференции по явлениям в ионизованных газах (июль 1991г., г.Пиза, Италия), на второй Всесоюзной конференции "Озон, получение и применение" (январь-февраль 1991г., г.Москва, МГУ), на VI конференции по физике газового разряда (июнь 1992г, г . Казань ), на семинаре "Применение электронных пучков и импульсных разрядов для очистки дымовых газов" (октябрь 1992г., г.Москва., ИВТАН), на XI Европейской конференции по атомной и молекулярной физике ионизованных газов август 1992г., г. Санкт-Петербург) о на постоянно действующем семинаре по физике газового разряда в Институте проблем механики РАН (март 1993г., г. Москва) .

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в десяти печатных работах (см. список трудов автора в конце перечня цитированных работ).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, приложения и списка цитированной литературы, включающего 115 наименований плюс список трудов автора.

выводы

Проведены экспериментальные исследования эффективности синтеза Оз из неосушенного воздуха с помощью стримерного коронного разряда, создаваемого с помощью импульсного напряжения, при условиях, когда стримеры полностью пересекают разрядный промежуток. Диаметр коронирующего провода, выбранный на основе анализа литературных данных, составлял 0,2 мм. Установлено, что при таких условиях достигается существенное повышение эффективности передачи энергии от импульсного источника питания в разряд и вместе с тем высокий выход Оз на кВт.час поглощенной в разряде энергии, т.е. достигается цель исследований.

По результатам проведенных исследований сделаны следующие выводы:

1. При положительной полярности импульсов напряжения существуют оптимальные значения перенапряжения на разряде и отношения длины провода к энергозапасу конденсатора, обеспечивающие минимальное время его разрядки, минимальный остаток энергии; максимальную передачу энергии в разряд на стадии распространения стримеров и получение максимального количества Оз на кВт.час запасенной в конденсаторе энергии. Достигнут выход озона на кВт.час запасенной в конденсаторе энергии на уровне 85+90 граммов, что практически вдвое превысило лучший результат из известных на момент начала исследований.

2. За счет энергии, поглощенной в газе до и после замыкания стримерами разрядного промежутка образуются сопоставимые количества озона.

3. Экспериментальным путем определены значения выхода озона на кВт.час энергии, поглощенной в газе до и после замыкания катодонаправленными стримерами разрядного промежутка. Показано, что на первой стадии разрядного процесса энергетический выход озона составляет 70+80% от теоретически возможного для разряда в воздухе.

4. Образование озона, обусловленное поглощением энергии в газе после замыкания катодонаправленными стримерами'разрядного промежутка, связано с возникновением доменной структуры в плазме стримерных каналов вследствие развития прилипательной неустойчивости.

5. При положительной полярности импульса напряжения достигается более высокий энергетический выход Оз, чем при отрицательной.

6. При положительной полярности первой полуволны знакопеременного импульса напряжения достигается более высокий выход Оз на кВт.час поглощенной в газе энергии, а при отрицательной - более эффективная передача энергии от источника питания в газ.

7. Существенное влияние частоты колебаний напряжения в импульсе на энергетический выход озона в разряде отсутствует в диапазоне частот 1.5+3.0 МГц.

8. Использование найденных экспериментальным путем оптимальных значений перенапряжения и приведенной длины провода при положительной полярности импульсов напряжения и низкоимпедансном подключении питающего конденсатора к системе электродов обеспечивает эффективный режим питания коронноразрядной озонаторной установки короткими импульсами (наносекундного диапазона) без использования специальных схем формирования наносекундных импульсов. Этот режим может быть рекомендован для использования в коронноразрядных установках, предназначенных для получения озона в невысоких концентрациях

1. Разумовский С.Д., Раковски С.К., Шопов Д.М., ЗайковГ.Е. Озон и его реакции с органическими соединениями. - София: Изд-во Болгарской академии наук, 1983

2. Handbook of ozone technology and applications. Ed.by Rice R.G. and Netzer A,. -Collingwood: Ann Arbor Science, 1982, vol. 1.

3. Баранов C.C., Орлов A.A, Семенов В.И., Лейбовский М.Г. Современные конструкции озонаторов. Обзорная информация. ЦНИИХИМнефтемаш, Серия ХМ-1, 1984

4. Абрамович Л.Ю., Антонов В.Н., Данилин В.В., Кокуркин М.П., Морозов М.Г., Пашин М.М. Достижения в создании современных промышленных озонаторов. // TV Симпозиум "Электротехника 2010 год", 20-23 мая 1997, Москва. Сборник докладов. Часть 2. с.263-268

5. Болога М.К., Литинский Г.А. Электроантисептирование в пищевой промышленности. Кишинев, "Штиинца", 1988, 180с

6. Rilling S. und Viebahn R. Praxis der Ozon-Sauerstoff Therapie. Heidelberg: Verlag fur Medizin Fischer, 1985

7. Masuda S., Kiss E., Ishida K. and Asai H. Quick disinfection of handpiece in dental use. // Proceedings of International Conference on Modern Electrostatics, Bejing,China, 1988, pp. 507512

8. Амиров P.X., Асиновский Э.И., Самойлов И.С., Шепелин А.В. Применение импульсной короны для для очистки дымовых газов. П. Окисление оксида азота. -Препринт ИВТАН №1-341. М.: 1992

9. Masuda S. Pulse corona Induced plasma chemical processes: a horizont of new plasma chemical technologies.//Pure and Applied Chem., vol. 80, №5, 1988, pp 727-731

10. Валуев А.А., Каклюгин A.C., Норман Г.Э. и др. Радиационно-плазмохимические методы очистки дымовых газов.//ТВТ, т. 28, №5,1990, с. 885-1008

11. Bailey A., Stanley A.V., Williams M.R. Gas phase decomposition of organic vapours in DC corona discharge.//10th Int. Conf. on Gas Disch. and their Appl., 13-18 Sept.1992, Walles, Swansea, Proc., vol. 1, pp.356-358

12. Шалыгин B.H., Орлов A.A., Шестаков B.M. Озонатор КС-4-60-10-6Д-01. Пояснительная записка. Гос. регистрационный номер 01830008011. Тема 83-11, ЛенНИИхимнефтемаш, Дзержинский филиал, 1993,25с.

13. Шалыгин В.Н., Орлов А.А., Васильев Н.А. Озонатор КН-2-18-12-5Л-01. Пояснительная записка. Гос. регистрационный номер 01830008033. Тема 83-63, ЛенНИИхимнефтемаш, Дзержинский филиал, 1993,25с.

14. Росляков П.В„ Егорова JI.E. Защита атмосферного воздуха от газообразных выбросов.// Учебное пособие по курсу "Методы защиты окружающей среды". Под ред. М.А.Изюмова. М. МЭИ, 1996,71 с.

15. Денисов С.И., Денисов С.С., Сивогривое Ю.Г. Очистка уходящих газов от 3,4 бенз(а)пирена.// Применение электронных пучков и импульсных разрядов для очистки дымовых газов. Материалы семинара (ноябрь 1992). М., ИВТАН, 1993, С.22-24

16. Мураков А.П., Курников А.С., Щепоткин А.В. Очистка выхлопных газов судовых дизелей методами озонирования // Вторая Всесоюзная конференция "Озон. Получение и применение." 30 янв. 1февр. 1991, Москва, МГУ. Тезисы докладов, с. 222.

17. Zahoran М., Hajossy R., Skalny J. Oxidation of3,4-benzopyrene in the corona discharge.// Actaphysica slovenija, vol.29,1979, '3, pp. 237-241

18. Валуев А.А., Каклюгин A.C., Норман Г.Э. и др. Перспективы развития электрофизических методов очистки.// Применение электронных пучков и импульсных разрядов для очистки дымовых газов. Сборник тезисов докладов. М., ИВТАН, окт. 1991,с.З-7

19. Шведчиков А.П., Белоусова Э.В., Полякова А.В. и др. Очистка атмосферного воздуха от экологически вредных примесей с помощью стримерного коронного разряда и УФ-облучения.// Химия высоких энергий, т.2б, вып.4,1992, С.317-319

20. Civitano L., Dinelli G. LaTemiotecnica, №3, 1987, pp.43-48

21. Самойлович В.Г., Гибалов В.И., Козлов К.В. .Физическая химия барьерного разряда. М.: Изд-во МГУ, 1988

22. Александров НЛ., Базелян А.Э., Базелян Э.М., Кочетов И.В. Моделирование длинных стримеров в газе атмосферного давления.// Физика плазмы, т.21, №1,1995, с.60-80

23. Kulikovsky А.А. Two-dimensional simulation ofpositive streamer in nitrogen.//XXII ICPIG, Hoboken, USA, July 31st Aug.4th 1995, vol.1, pp.43-44

24. Амиров P.X., Асиновский Э.И., Самойлов И.С. Применение электрических разрядов для очистки дымовых газов. -Препринт ИВТАН №1-291, М.: 1990

25. Амиров Р.Х., Асиновский Э.И., Самойлов И.С., Шепелин А.В. Применение импульсной короны для очистки дымовых газов. 1.Синтез озона. Препринт ИВТАН №1-314.-М.: 1991

26. Masuda S., Sato М., Seki Т. High-efficiency ozonizer using travelling wave pulse voltage.// IEEE Trans, on Ind. Appl., vol. IA-22, №5,1986, pp 886-891

27. Mizuno A., Kamase Y. Emission of current in pulsed streamer corona discharge.// Conf. Rec. IEE Ind. Appl. Soc. 22nd Annu. Meet., Atlanta, Ga, Oct. 18-23, 1987, Pt.2, N-Y, pp 15341538

28. Филиппов Ю.В., Вобликова B.A., Пантелеев В.,И.Электросинтез озона. М.: Изд-во МГУ, 1987

29. Chalmers 1.0., Zanella L., MacGregor S.J. and Whetley J.J. Pulsed ozone generation in oxygen.// XXII ICPIG,Hoboken, USA, July 31st Aug.4th 1995, vol. 1, pp. 125-126

30. Kossyi I.A., Kostinsky A.Yu., Matveyev A.A., Silakov V.P. Kinetic scheme of the non-equilibrium discharge in nitrogen-oxygen mixtures.// Plasma Sources Scy. Technol.,vol. 1, 1992, pp. 207-220

31. Eliasson В., Hirth M., Kogelschatz U. Ozone synthesis from oxygen in dielectric-barrier discharges. Research report. Brown Boveri Research Center, CH-5405 Baden, Okt.1986

32. Смирнов B.M. Физика слабоионизованного газа. М.:Наука, 1978

33. Пшежецкий С.Я., Дмитриев М.Т. Радиационные физико-химические процессы в воздушной среде. М.: Атомиздат,1978

34. Акишев Ю.С., Дерюгин А.А., Каральник В.Б. и др.Экспериментальное исследование и численное моделирование тлеющего разряда постоянного тока атмосферного давления.//Физика плазмы, 1994, том 20, №6, с. 571-584

35. Mukkavilly S., Lee С.К., Varghese К., TavIaridesL.L. Modelling of the electrostatic corona discharge reactor.// IEEE Trans, on Plasma Science, vol. 16, №6,1988, pp. 652-680

36. Eliasson В., Kogelschatz U. Nitrogen oxydes formation in ozonisers. // 8th Int. Symp. on Plasma Chem., Tokyo, Aug.31 Sept.4,1987, pp.

37. Eliasson В., Kogelschatz U. Modelling and applications of silent discharge plasmas.// ^' IEEE Trans, in Plasma Sci., vol. 19, №2, 1991, pp. 309-323

38. Коссый И.А., Костинский А.Ю., Матвеев A.A., СилаковВ.П. Роль электронно-возбужденных молекул азота в процессах окисления азотной компоненты воздуха при импульсном разряде.// Письма в ЖТФ, т. 16, вып. 12,1990, с.

39. Александров H.JL, Высикайло Ф.И., Исламов Р.Ш. и др. Функция распределения электронов в смеси N2:02 = 4:1.//ТВТ, т. 19, №1,1981, с. 22-27

40. Русанов В.Д., Фридман А.А., Шолин Г.В. Физика химически активной плазмы с неравновесным колебательным возбуждением молекул.// УФН, т. 134, №2,1981, с. 185-235

41. Вроньски М. Кинетика синтеза озона и окислов азота в барьерном разряде. Дисс. канд. хим. наук, МГУ, 1984

42. Person J.C. and Ham D.O. // Radiation PhysicalChemistry, vol.31, 1988, pp.1-8

43. Braun D., Kuchler U., Pietsch G. Behaviour of NOx in air-fed ozonizers.// Pure & Appl. Chem.vol. 60, 1988,№5, pp 741-746

44. Peyrous R., Pignolet, P., Held В. Kinetic simulation of gaseous species created by an electric discharge in dry and humid oxygen.// J. Phys. D: Appl. Phys., vol. 22, 1989, pp. 16581667

45. Шведчиков А.П., Белоусова Э.В., Полякова A.B. и др. Исследование процесса образования озона в воздухе под действием импульсного коронного разряда и УФVизлучения.//Химия высоких энергий, т.26, вып. 6,1992, с.535-539

46. Peyrous R., Lapeyre R.-M. Gaseous products created by electrical discharges in the atmosphere and condensation nuclei resulting from gaseous phase reactions.// Atmosphere Environment, vol. 16, №5,1982, pp 959-968

47. Ховатсон A.M. Введение в теорию газового разряда.М.: Атомиздат, 1980

48. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М.: Наука,1987

49. Плазма в лазерах. // Под ред. Дж. Бекефи. Пер, с англ. М.: Энергоатомиздат, 1982

50. Елецкий А.В., Панкина JI.A., Смирнов Б.М. Явления переноса в слабоионизованной плазме. М.: Атомиздат, 1975

51. Marode Е. The mechanism of spark breakdown In air at atmospheric pressure between a positive point and a plane. I. Experimental: Nature of the streamer track.// Journ.of Appl. Phys., vol.46, №5,1975, pp. 2005-2015

52. Stritzke P., Zander I., Raether H. Spatial and temporal spectroscopy of a streamer discharge in nitrogen.//! Phys. D.: Appl. Phys., vol.10,1977, pp. 2285-2300

53. Месяц Г.А., Королев Ю.Д. Объемные разряды высокого давления в газовых лазерах.//Успехи физических наук, т.148, вып.1, 1988, с.101-122

54. Месяц Г.А., Бычков Ю.И., Кремнев В.В. Импульсный наносекундный электрический разряд в газе.// Успехи физических наук, т. 107, вып.2, 1972, с.201-228

55. Базелян А.Э., Базелян Э.М. Параметры плазмы катодонаправленного стримера.// ТВТ, 1994, том 32, №3, с.354-382

56. Базелян А.Э., Базелян Э.М. Катодонаправленный стример в воздухе при импульсах напряжения с наносекундным фронтом.//ТВТ, том 31, 1993, №8, с. 887-874

57. Mnatsakanyan A.Kh., Naidis G.V., Solozobov Yu.M.Modelling of Impulse negative corona discharge in nitrogen-oxygen mixtures. Preprint IVTAN №1-334. - M.: 1992

58. Мнацаканян A.X., Найдис Г.В., Солозобов Ю.М. Моделирование плазмохимических процессов в коронных разрядах.//Применение электронных пучков и импульсных разрядов для очистки дымовых газов. Материалы семинара. Москва, ИВТАН, окт. 1981, с. 47-52

59. Braun D. and Pietsch G. Modelling of a dielectric barrier discharge with respect to the efficiency of ozone formation.// Вторая всесоюзная конференция "Озон. Получение и применение." Тезисы докладов. Москва, МГУ, 30 янв.- 1 февр.1991, с.241-243

60. Акишев Ю.С., Дерюгин А.А., Кочетов И.В. и др. Эффективность генерации химически активных частиц в самостоятельном тлеющем разряде.// Физика плазмы, 1994, том 20, №6, с.585-592

61. Braun D., Kuchler U. and Pietsch G. Aspects of ozone generation from air.// Ozone Science & Engineering,Vol. 11,1989, pp.256-267

62. Мик Дж., Крэгс Дж. Электрический пробой в газах. М.: Изд-во иностранной литературы, 1960

63. Giao T.N., Jordan J.B. Modes of corona discharges in air.// IEEE Trans, of Power Apparatus and Systems, vol. PAS-87, №6,1968, pp. 1207-1215

64. Капцов H.A. Электрические явления в газах и вакууме. М.-Л., ГИТТЛ, 1950

65. Lecuiller М., Goldman М. Analysis of regimes and zones of corona discharge from the point of view of ozone production.// J. Phys. D: Appl. Phys., vol. 21, 1988, pp.51-56

66. Аронов М.А., Колечицкий Е.С., Ларионов В.П., Минеин В.Ф., Сергеев Ю.Т. Электрические разряды в воздухе при напряжении высокой частоты. М.: Энергия, 1969

67. Gallimberti I. The mechanism of the long spark formation.// Journal de phisique. Collogue C7, Tome 40, №7, Julllet 1979, pp.193-250

68. Базелян Э.М., Ражанский И.М. Искровой разряд в воздухе.- Новосибирск, «Наука», Сиб. отделение, 1988

69. Spirou N., Peyrous R., Schreiber G. Spatial distribution of electric field and electron temperature in a positive streamer.// 8th Int. Conf. on Gas Discharge and their Appl., 16-20 Sept., 1985, Oxford, U.K., Proceed., pp.212-215

70. Gallimberti I., Hepworth J.K., Klewe R.C. Spectroscopic investigation of impulse corona ^ discharges.// J. Phys. D: Appl. Phys., vol.7,1974, pp.880-898

71. Kondo K. and Dcuta N. Highly resolved observation of the primary wave emission in atmospheric positive streamer corona.// J. Phys. D: Appl. Phys., v.13, №2,1980, pp.L33-38

72. Kondo K. and Ikuta N. Fine structure of the positive streamer corona and its propagation mechanism.// 6th Int. Conf. on Gas Disch. and their Appl., Venue, 8-11 Sept. 1980, Proceed., pp.118-121

73. Kondo К., Ikuta N. Spatio- temporal gas temperature rise in repetitive positive streamer corona in air.//Joum. of the Phys. Soc. of Japan, vol. 59, №9, 1990, pp.3203-3216

74. Sigmond R.S. Basic corona phenomena: the roles of space charge saturation and secondary streamers in breakdown.// XVIICPIG, Dusseldorf, 29 Aug.-2 Sept., Inv. Pap., pp. 174186

75. Bastien F., Marode E. Breakdown simulation of electronegative gases in non-uniform field.// J. Phys. D: Appl. Phys., vol. 18,1985, pp.377-393

76. Goldman M., Lecuiller M., Palierne M. Influence of the nature of electrode material on the production of corrosive species in a corona discharge.// Gaseous Dielectrics, 3rd Int. Symp., Knoxville, Tenn., March 7-11, 1982, N-Y, Proc. vol. 3, pp.327-331

77. Peyrous R., Lacaze C. Technological parameters that influence the production of ozone in a DC corona discharge.// Ozone Sci. & Engineering, vol. 8,1986, pp.107-128

78. Abolentsev V.A., Korobtsev S.V., Medvedev D.D., et al. Generation of ozone in pulsed corona discharge.// Xlth ESCAMPIG, Aug.25-28, St.Petersburg, Russia, 1992, pp.396-397

79. Salge J., Labrenz M., Scheibe K. Parameters influencing the synthesis of ozone in electrical discharges.// 5th Int. Symp. Plasma Chem., Edinburgh, 10-14 Aug. 1981, Symp. Proc., vol. 1, pp.427-432

80. Данилин B.B., Жуков H.B., Кокуркин М.П., Пашин М.М. Исследование эффективности частотно-импульсного питания озонаторов. // Сборник научных трудов ВЭИ им.В.И.Ленина за 1996 год, с.21-27

81. Creighton Y., Smeets В., Veldhuizen Е.М. van, Rutgers W.R. Streamer properties of pulsed positive corona discharge.// Xth Int. Conf. on Gas Disch. and Appl., 13-18 Sept., 1992, Swansea, Walles, U.K., vol. 1, pp.302-305

82. Rea M., Yan K. Energization of pulse corona induced chemical processes.// NATO Advanced Research Workshop on Non Thermal Plasma Techniques for Pollution Control. Abstracts, Cambrige University, U.K., Sept.21-25, 1992

83. Amirov R.Kh., Asinovsky E.I., Samoilov I.S., Shepelln A.V. Time-resolved measurements of energy dissipated in nanosecond corona.// XXth ICPIG, II Clocco (Barga, Italy), 8-12 July, 1991, vol.4, pp.905-908

84. Wang M.C., Kunhardt E.E. Streamer dynamics.// Physical Review, vol. 42, №4, 15 Aug. 1990, pp.2366-2373

85. Morrow R., Lowke J.J., Paulson C.A.J, and Prokopiuk A.J. Pulsed positive corona to reduce N Ox a nd S 02 e missions.// X XICPIG, H oboken, U S A, Ju ly 3 1 st- Aug.4th 1 995, v ol. 1, pp.143-144

86. Лозанский Э.Д., Фирсов О.Б. Теория искры. М.:Атомиздат, 1975

87. Peyrous R., Millet R.-M. Ozone generation In oxygen by corona discharges in a point-to-plane gap subjected to a chopped DC positive voltage.// J. Phys. D: Appl. Phys.,vol. 14, 1981, pp.2237-2242

88. Verhaart H.F.A. Pulse powered corona discharges in flue gas.// Xth Int. Conf. Gas Disch. and Appl. 13-18 Sept. 1992, Swansea, Walles, U.K., Proceedings, vol. 1, pp.348-351

89. Sigmond R.S., Goldman M. Streamer-to-spark transition in short point-to-plane gaps.// Gaseous Dielectrics. 3rd Int. Symp., Knoxvllle, Tenn., March 7-11, N-Y, 1982, Proc. vol.3, pp 53-59

90. Soulem N., Pignolet P., Peyrous R. et al. Laser investigation of positive point-to-plane corona discharge in ambient air.// Xth Int. Conf. on Gas Disch. and Appl. 13-18 Sept., 1992, Swansea, Walles, U.K., vol. 1, pp.286-289

91. Амиров Р.Х., Асиновский Э.И., Самойлов И.С., Шепелин А.В. Синтез озона в коронном разряде с импульсным питанием.// "Применение электронных пучков и импульсных разрядов для очистки дымовых газов." Материалы семинара. Москва, ИВТАН, окт. 1991, с.42-46

92. Шепелин А.В., Амиров Р.Х., Самойлов И.С. Влияние постоянного напряжения и формы высоковольтных импульсов на синтез озона в стримерной короне.// Препринт ИВТАН №1-372.- М.: 1994

93. Schwabe R.J., Snaddon R.W.L., Nelson J.K., Salasoo L. An optical study of negative corona tuft distribution for pulsed electrostatic precipitator applications.// J. Phys. D: Appl. Phys., vol.21, 1988, pp.546-551

94. Masuda S., Hosokawa S. and Nakatani H. Corona transmission line energized by very short pulse voltages as applied in electrostatic precipitators.// IEEE Trans. Ind.Appl., vol. IA-21, №6,1985, pp.1377-1386

95. Masuda S., Hosokawa S. Pulse energization system of electrostatic precipitator for retrofitting application.// Conf. Rec. Ind. Appl. Soc., IEEE-IAS, Annu. Meet., 1984, pp.1177-1184

96. Moon J.-D., Castle G.S.P. Ozone generation using a saw tooth disk electrode and a pulse corona discharge.//Conf. Rec. IEEE Ind. Appl. Soc. 22nd Annu. Meet., Atlanta, Ga, Oct. 18-23, 1987, Pt.2, N-Y, pp.1713-1718

97. Pignolet P., Hadj-Ziane S., Held В. et al. Ozone generation by point-to-plane corona discharge.//J. Phys. D:Appl. Phys., vol. 23, 1990, pp.1069-1072

98. Павловский А.И., Воинов M.A., Горохов B.B. и др.Поперечная пространственная структура высоковольтных диффузных разрядов.// ЖТФ, том 60, №1, 1990, с.64-71

99. Masuda S., Nakatani Н. and Shishikui Y. Travelling wave coronas as ion source.// Inst. Phys. Conf. Ser.№66; Session Ш. Paper presented at electrostatics 1983, Oxford, pp.93-98

100. Ларин B.B., Штейн M.M. Малогабаритный импульсный источник высокого напряжения.// ПТЭ, №3,1984, с. 105-107

101. Авруцкий В.А., Кужекин И.П., Чернов Е.Н. Испытательные и электрофизические установки. М.: МЭИ, 1983

102. Griggs М. Absorption coefficients of ozone in the ultraviolet and visible regions.// Jo urn. Chem. Phys., vol. 49, №2,1968, pp.857-859

103. Брасье Г., Соломон С. Аэрономия средней атмосферы.- Гидрометеоиздат, 1987114.0кабе X. Фотохимия малых молекул. М.: Мир, 1981

104. Ретер Г. Электронные лавины и пробой в газах. М.:Мир, 1968

105. Гордееня Е.А., Костинский А.Ю., Солозобов Ю.М.,Трапезников А.Ф., Чернов Е.Н. Электросинтез озона в импульсном коронном разряде.// Вторая Всесоюзная конференция "Озон. Получение и применение." 30 янв. 1февр. 1991, Москва, МГУ. Тезисы докладов, с. 31-32

106. Gordeyenya Е.А., Kostinsky A.Yu., Terekhin V.E.,Trapeznikov A.F. Ozone synthesis in high-frequency pulsed discharges.// XXth Int. Conf., on Phenom. in Ionized Gases, II Ciocco (Barga, Italy), 8th 12th July, 1991, vol.4, pp.923-924

107. Гордееня E.A., Матвеев А.А. Синтез озона в коронном разряде при импульсном питании.// VI Конференция по физике газового разряда. Казань. 23-25 июня 1992, Тезисы докладов. Часть 2, с. 8 8-89

108. Gordeyenya Е.А., Matveyev А.А. Volt-ampere characteristics of the pulsed corona discharge.// Xlth European Sectional Conference on Atomic & Molecular Physics of Ionized Gases. Aug.25-28, 1992, St.Petersburg, Proceed.,pp 332-333

109. Gordeyenya E.A., Matveyev A.A. The efficiency of ozone production in the pulsed corona discharge.// Ibidem, pp.427-428

110. Гордееня E.A., Матвеев А.А. Синтез озона в импульсной короне при знакопеременном питании.// Применение электронных пучков и импульсных разрядов для очистки дымовых газов. Материалы семинара. Ноябрь 1992, Москва, ИВТАН, с.60-64

111. Gordeyenya Е.А., Matveyev А.А. Effect of the wave form of voltage pulses on the efficiency of ozone synthesis in corona discharge.// Plasma Sources Sci. Technol., vol.3, 1994, pp.575-583

112. Гордееня E.A. О возможности повышения эффективности синтеза озона в стримерном коронном разряде.// Письма в ЖТФ, том 21, выпуск 17, 1995, с.28-32

113. Гордееня Е.А. Патент РФ № 2085479 "Озонатор", заявка № 95112217, приоритет от 18.07.95, опубликовано в БИ от 27.07. 97

114. Гордееня Е.А. Динамика поглощения энергии в коронном разряде и образование озона. //Материалы VII симпозиума «Электротехника 2010», т.4, 7.04,2003

115. Бондалетов В.Н., Гордееня Е.А., Пуресев Н.И., Яценко Е.С. Анализ тепловых процессов в мощных генераторах озона с высокочастотными источниками электропитания. // Материалы VII симпозиума «Электротехника 2010», т.4, 7.35, 2003