Компонентный состав активных частиц в объемном барьерном разряде на сухом (относительная влажность RH ≈ 20%) и влажном (RH ≈ 80%) воздухе

Abstract

Представлены результаты экспериментальных и теоретических исследований компонентного состава химически активных нейтральных частиц объемного барьерного разряда на сухом (относительная влажность ≈20%) и влажном (≈80%) воздухе. Для вычисления состава нейтральной компоненты плазмы разряда предложен подход, основанный на усреднении вкладываемой мощности по всему объему разрядного промежутка. Преимуществом такого подхода является отсутствие подгоночных параметров, таких как размеры микроразрядов, их поверхностная плотность и частота пробоев. Экспериментально измерены концентрации O₃, HNO₃, HNO₂ и NO₃ при изменениях времени горения разряда от 0 до 40 мин, времени пребывания частиц в разрядном промежутке от 0.3 до 2.4 с и удельной мощности 1.5 Вт/cм³. Установлено, что наилучшее согласие расчета с экспериментом наблюдается при расчетной температуре газовой среды около 400…430 К, которая близка к измеренной экспериментально вращательной температуре молекул азота. Показано, что для сухого воздуха согласие расчета с экспериментом лучше, чем для влажного.

Представлені результати експериментальних та теоретичних досліджень компонентного складу хімічно активних нейтральних частинок об’ємного бар’єрного розряду у сухому (відносна вологість ≈ 20%) та вологому (≈ 80%) повітрі. Для розрахунку складу нейтральної компоненти плазми розряду запропонований підхід, що оснований на усередненні вносимої потужності по всьому об’єму розрядного проміжку. Перевагою такого підходу є відсутність підгоночних параметрів, таких як розміри мікророзрядів, їх поверхнева густина та частота пробоїв. Експериментально виміряні концентрації O₃, HNO₃, HNO₂ та NO₃ при змінах часу горіння розряду від 0 до 40 хвилин, часу перебування частинок у розрядному проміжку від 0.3 до 2.4 с та питомою потужністю 1.5 Вт/cм³. Встановлено, що найкраще узгодження розрахунку з експериментом спостерігається при розрахунковій температурі газового середовища близько 400…430 К, котра близька до виміряної експериментально обертальної температури молекул азоту. Показано, що для сухого повітря узгодженість розрахунку з експериментом краще, ніж для вологого.

In paper the results of experimental and theoretical studies of the component content of chemically active electically neutral particles in the barrier discharge in dry air (RH≈ 20%) and humid air (RH≈ 20%) are presented. For calculations of neutral component concentrations we proposed approach that based on contributed power averaging over entire volume of the discharge gap. The proposed approach advantiges are absent of following fitting parameters: the sizes of microdischarges, their surface density, the breakdown frequency. The concentrations of O₃, HNO₃, HNO₂ и NO₃ are measured experimentally with 1.5 W/cm³ specific power in the discharge and variations of transient time of the particles in the discharge gap in range from 0.3 to 2.4 s and time of accumulation of the particles in wiorking chamber in range from 0 to 40 minutes. It is shown that the best agreement of the calculation and the experiment is observed at calculation gas medium temperature in the discharge of about 400…430 K which is close to experimentally measured rotational temperature determined of second positive system of N2. It is shown also that for dry air agreement between experiment and calculation is better than for humid air.