低溫等離子體發(fā)生器工作參數(shù)優(yōu)化_圖文

1、第29卷第14期農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)V ol.29 No.1460 2013年7月Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jul. 2013低溫等離子體發(fā)生器工作參數(shù)優(yōu)化施蘊(yùn)曦,蔡憶昔,李小華,陳亞運(yùn),丁道偉(江蘇大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院,鎮(zhèn)江 212013摘要:低溫等離子體(non-thermal plasma,NTP發(fā)生器放電產(chǎn)生的活性物質(zhì)可有效去除柴油機(jī)顆粒捕集器(diesel particular filter,DPF中沉積的顆粒物(particulate matter,PM,而發(fā)生器的工作參數(shù)直接影響活性物

2、質(zhì)的濃度,選取合適的工作參數(shù)有利于活性物質(zhì)的產(chǎn)生。該文以空氣為氣源,考察了放電區(qū)表面溫度、放電電壓、放電頻率、空氣流量4個(gè)因素對(duì)NTP發(fā)生器產(chǎn)生活性物質(zhì)濃度的影響。以O(shè)3質(zhì)量濃度作為試驗(yàn)指標(biāo),進(jìn)行了正交試驗(yàn)設(shè)計(jì),并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行單因素影響規(guī)律的分析、極差分析以及方差分析。研究表明:較低的放電區(qū)表面溫度和放電頻率有利于O3的生成,O3質(zhì)量濃度隨著空氣流量的增大先升高后降低,隨放電電壓的變化沒有明顯的增減趨勢(shì);放電區(qū)表面溫度、空氣流量為顯著因素,放電電壓和放電頻率為不顯著因素;各因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響的大小順序?yàn)?空氣流量>放電區(qū)表面溫度>放電頻率>放電電壓;NTP反應(yīng)器產(chǎn)生活性物質(zhì)

3、的較優(yōu)組合是:放電區(qū)表面溫度40、放電電壓19 kV、放電頻率7 kHz、空氣流量5 L/min。研究結(jié)果對(duì)開發(fā)用于分解柴油機(jī)PM的NTP系統(tǒng)、優(yōu)化NTP技術(shù)再生DPF的研究有重要的指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞:柴油機(jī),排放控制,臭氧,低溫等離子體,顆粒捕集器doi:10.3969/j.issn.1002-6819.2013.14.008中圖分類號(hào):TK423 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1002-6819(2013-14-0060-07施蘊(yùn)曦,蔡憶昔,李小華,等. 低溫等離子體發(fā)生器工作參數(shù)優(yōu)化J. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2013,29(14:60-66.Shi Yunxi, Cai Yixi, Li Xiaoh

4、ua, et al. Optimization of working parameters for non-thermal plasma reactorJ.Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE, 2013, 29(14: 60-66. (in Chinese with English abstract0 引 言柴油機(jī)以其優(yōu)越的燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性,被廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。為了滿足未來更為嚴(yán)格的排放法規(guī),如何有效降低柴油機(jī)顆粒物(partic

5、ulate matter,PM排放已經(jīng)成為人們?nèi)找骊P(guān)注的問題1。柴油機(jī)顆粒捕集器(diesel particular filter,DPF技術(shù)相對(duì)成熟,被認(rèn)為是降低顆粒物排放最為有效的手段。但隨著PM捕集量的增加,DPF壓降增加,達(dá)到一定程度后會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的正常排放,故DPF的關(guān)鍵問題為捕集器的再生技術(shù)2-3。DPF的再生技術(shù)主要包括熱再生、催化再生、連續(xù)再生等幾類,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此作了相關(guān)研究。收稿日期:2013-03-01 修訂日期:2013-06-04基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51176067;教育部博士點(diǎn)基金項(xiàng)目(20113227120016;江蘇省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(BK20103

6、30;江蘇省高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目(蘇政辦發(fā)20116號(hào)作者簡(jiǎn)介:施蘊(yùn)曦(1988-,女,江蘇南通人,研究方向:發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程及排放控制。鎮(zhèn)江江蘇大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院,212013。Email:shiyunxi880527通信作者:蔡憶昔(1957-,男,江蘇昆山人,教授,博士生導(dǎo)師,研究方向:發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程及排放控制。鎮(zhèn)江江蘇大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院,212013。Email:qc001 楊德勝等4研究了熱再生技術(shù),該技術(shù)一般要求溫度達(dá)到600以上,故要求高功率的車載電源,且存在再生時(shí)加熱不均等問題;王天友等5研究了催化再生技術(shù),該技術(shù)要求燃油含硫量低于50 ppm,國(guó)內(nèi)柴油的硫含量較高,短期

7、內(nèi)無法滿足該技術(shù)的要求;Triana等6研究了連續(xù)再生技術(shù),先利用催化劑將柴油機(jī)排氣中的NO轉(zhuǎn)化為NO2,再利用NO2的強(qiáng)氧化性氧化PM,該技術(shù)對(duì)燃油含硫量要求較高,存在催化劑中毒而無法實(shí)現(xiàn)再生的問題。傳統(tǒng)的再生方法由于自身存在的缺點(diǎn),使用均受到限制。因此,研發(fā)適合國(guó)情的高效DPF再生技術(shù)是中國(guó)未來柴油機(jī)排放控制領(lǐng)域面臨的一個(gè)重要的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。低溫等離子體(non-thermal plasma,NTP技術(shù)是一種新型的工業(yè)去污手段,所產(chǎn)生的活性物質(zhì)可使常規(guī)條件下很難實(shí)現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)得以啟動(dòng),具有使用范圍廣泛、轉(zhuǎn)化效率高、耗能低、無二次污染等優(yōu)勢(shì),有可能成為一種新型的柴油機(jī)后處理技術(shù)手段7-10。N

8、TP再生DPF技術(shù)是近年來DPF再生方法研究的熱點(diǎn)之一。Masaaki Okubo等11-14將NTP發(fā)生器產(chǎn)生的活性物質(zhì)噴入到排氣管中DPF 上游,通過監(jiān)測(cè)DPF兩端壓差及對(duì)DPF的質(zhì)量稱量來判斷DPF的再生效應(yīng),發(fā)現(xiàn)利用NTP技術(shù)在第14期 施蘊(yùn)曦等:低溫等離子體發(fā)生器工作參數(shù)優(yōu)化61溫度為200時(shí)即可實(shí)現(xiàn)DPF 再生。Grundmann J 等15-16開展了平行板式NTP 發(fā)生器分解柴油機(jī)PM 的試驗(yàn),利用X 射線光電子譜(x-ray photoelectron spectroscopy ,XPS 診斷技術(shù)探測(cè)PM 的氧化分解過程,指出當(dāng)溫度<160時(shí),NO 2的氧化效果急劇減弱

9、,溫度>160時(shí),NO 2及O 3對(duì)PM 均有較強(qiáng)的氧化效果。黃震17等開展了集成式NTP 催化反應(yīng)技術(shù)有效去除柴油機(jī)PM 的試驗(yàn)工作,指出具有強(qiáng)氧化性的活性物質(zhì),如O 、O 3等,在215時(shí)即可有效氧化PM 中的SOF 和soot 成分,使之轉(zhuǎn)化為CO 2和H 2O 。綜合國(guó)內(nèi)外研究工作可以看出,NTP 再生技術(shù)能夠有效降低DPF 再生溫度,且不存在催化劑中毒現(xiàn)象,有效地避免了傳統(tǒng)再生所面臨的問題。研究表明,NTP 發(fā)生器產(chǎn)生的活性物質(zhì)對(duì)DPF 的再生起主要作用18,故活性物質(zhì)的高效產(chǎn)生,有利于促進(jìn)DPF 的再生。而NTP 發(fā)生器的工作參數(shù)直接影響活性物質(zhì)的產(chǎn)量,故選取合適的工作參數(shù)尤

10、為重要。本文以空氣為氣源,對(duì)自行設(shè)計(jì)的同軸圓柱型INTP 發(fā)生器進(jìn)行試驗(yàn),選取發(fā)生器放電電壓、放電頻率、放電區(qū)表面溫度、空氣流量4個(gè)因素,采用L 16(45正交試驗(yàn)優(yōu)選NTP 發(fā)生器的工作參數(shù),為NTP 技術(shù)再生DPF 的試驗(yàn)研究提供參考。1 NTP 系統(tǒng)化學(xué)反應(yīng)模型空氣經(jīng)NTP 發(fā)生器放電擊穿后產(chǎn)生大量的活性物質(zhì)(粒子、電子、光子、亞穩(wěn)態(tài)分子等,其化學(xué)反應(yīng)模型如下所示19-2132233e O e O (A e O(PO(Pu + (132231e O e O (B e O(PO(Du + (24422e N e N(SN(S,D+ (3222N (A,BO N 2O + (4 *233O

11、O M O M O M + (5222N (AO N O O + (62N NO N O + (72N O NO O + (8 32N O NO O + (9 232N O O 2NO + (10 32NO O NO + (11 2O O M O M + (1232O O 2O + (13*32O O 2O + (1432e O O O e + (15放電過程中O 3的合成,通常認(rèn)為經(jīng)過2個(gè)步驟。第1步形成新生態(tài)的氧原子,如式(1、式(2和式(4所示。其中式(1、式(2為電子撞擊分子的反應(yīng),形成基態(tài)粒子O(3P和激發(fā)態(tài)粒子O(1D,式(4為亞穩(wěn)態(tài)N 2分子撞擊O 2分子生成O 原子的反應(yīng)。第2

12、步則為這些氧原子自由基參與三體反應(yīng)合成臭氧,如式(5所示,M 為參加反應(yīng)的第3種物質(zhì)。NO 2主要通過反應(yīng)式(10和式(11生成,所需的NO 和N 2O 由反應(yīng)式(6式(9提供。當(dāng)O 原子濃度過高時(shí),發(fā)生式(12式(14的反應(yīng),對(duì)O 3的生成起抑制作用。研究表明,高能電子促進(jìn)O 3的生成,低能電子則參與O 3的分解反應(yīng)22。實(shí)際所產(chǎn)生的O 3是NTP 反應(yīng)器放電過程中O 3合成與分解過程共同作用的結(jié)果。2 試驗(yàn)系統(tǒng)與方法試驗(yàn)系統(tǒng)主要由NTP 發(fā)生器、空氣供給系統(tǒng)、溫度測(cè)控系統(tǒng)、電學(xué)參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)和氣體測(cè)量裝置組成,如圖1所示。NTP 發(fā)生器為同軸圓柱結(jié)構(gòu),內(nèi)電極為外徑32 mm 的無縫不銹鋼管;

13、阻擋介質(zhì)為內(nèi)徑36 mm 、壁厚 2 mm 的石英管;外電極為軸向長(zhǎng)度為100 mm 的不銹鋼網(wǎng),緊貼于石英管外壁;放電氣隙為2 mm ?？諝夤┙o系統(tǒng)由空氣壓縮機(jī)、穩(wěn)壓筒、傳輸管路、控制閥和轉(zhuǎn)子式流量計(jì)組成,流量計(jì)用于監(jiān)測(cè)氣體流量。溫度控制系統(tǒng)由水冷裝置、風(fēng)冷裝置和溫度測(cè)量裝置組成。其中,水冷裝置包括水泵、傳輸管路和控制閥,管路中通以冷卻水;風(fēng)冷裝置為冷卻風(fēng)機(jī);溫度測(cè)量裝置采用美國(guó)雷泰公司生產(chǎn)的MX4紅外測(cè)溫儀,用于監(jiān)測(cè)NTP 發(fā)生器放電區(qū)表面溫度,精度為±1,發(fā)光率為0.7。電學(xué)參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)由低溫等離子電源、通電電路和美國(guó)泰克TDS3034B 數(shù)字示波器組成。其中,低溫等離子電源采

14、用南京蘇曼電子有限公司生產(chǎn)的CTP-2000K 智能電子沖擊機(jī),工作電壓為025 kV ,頻率為720 kHz 連續(xù)可調(diào);電路中分壓電容C 1=47 pf ,C 2=47 nf ,傳輸電荷測(cè)量電容C m =0.47 f ;TDS3034B 示波器的采樣頻率為50 MHz ,輸出波形平均次數(shù)設(shè)定為250次,利用美國(guó)泰克TekP6139A 高壓探頭測(cè)取放電電壓和放電頻率。氣體測(cè)量裝置采用美國(guó)INUSA 公司生產(chǎn)的Mini-HiCon 高濃度臭氧分析儀,用于檢測(cè)O 3的濃度,精度為0.1 mg/L 。農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 2013年62 a. 試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng) a. Testing site b. 試驗(yàn)系統(tǒng)示意圖b

15、. Experimental system sketch圖1 試驗(yàn)系統(tǒng) Fig.1 Experimental system試驗(yàn)時(shí),調(diào)節(jié)流量控制閥,使空氣流量穩(wěn)定在設(shè)定值。打開低溫等離子體電源,調(diào)節(jié)供電電壓和頻率。壓縮空氣經(jīng)NTP 反應(yīng)器高壓放電后,產(chǎn)生活性物質(zhì)。由于活性物質(zhì)的濃度受NTP 反應(yīng)器表面溫度影響較大23,可通過調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)大小和冷卻水的流量共同控制反應(yīng)器表面溫度。3 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)3.1 試驗(yàn)指標(biāo)空氣經(jīng)NTP 反應(yīng)器放電后產(chǎn)生大量的活性物質(zhì),其中O 3和NO 2是氧化PM 的主要物質(zhì)11-13。試驗(yàn)表明,NO 2產(chǎn)量遠(yuǎn)小于O 3產(chǎn)量,且NO 2與O 3具有相似的變化規(guī)律24,故試驗(yàn)選取O

16、 3質(zhì)量濃度為衡量試驗(yàn)結(jié)果的指標(biāo),O 3質(zhì)量濃度越高,試驗(yàn)條件越好。3.2 試驗(yàn)因素及水平試驗(yàn)選取NTP 反應(yīng)器放電區(qū)表面溫度、放電電壓、放電頻率、空氣流量4個(gè)影響活性物質(zhì)濃度的因素,根據(jù)試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)和條件,對(duì)4個(gè)因素各選取4個(gè)水平,表1為因素水平表。 3.3 正交表試驗(yàn)選用正交表L 16(45。表1 因素水平表 Table 1 Factors and levels水平 Level放電區(qū)表面溫度ASurface temperature of discharge area/放電電壓B Discharge voltage/kV放電頻率CDischarge frequency/kHz空氣流量D Air

17、flow/(L·min -11 40 (A 1 17 (B 1 7 (C 1 3 (D 12 50 (A 2 18 (B 2 8 (C 2 5 (D 23 60 (A 3 19 (B 3 9 (C 3 7 (D 34 70 (A 4 20 (B 4 10 (C 4 9 (D 4第14期 施蘊(yùn)曦等:低溫等離子體發(fā)生器工作參數(shù)優(yōu)化634 結(jié)果與分析4.1 單因素影響規(guī)律分析 按照各因素所取水平不同,將正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)分成4組,求得各組O 3質(zhì)量濃度的算術(shù)平均值,并進(jìn)行成組比較,得出NTP 發(fā)生器放電區(qū)表面溫度、放電電壓、放電頻率、空氣流量對(duì)O 3質(zhì)量濃度的單因素影響規(guī)律。4.1.1 放電區(qū)表

18、面溫度對(duì)O 3質(zhì)量濃度的影響 放電區(qū)表面溫度對(duì)O 3質(zhì)量濃度的影響如圖2所示。由圖2可見,放電區(qū)表面溫度由40升高到70時(shí),O 3質(zhì)量濃度整體呈降低的趨勢(shì)。O 3由于溫度的升高會(huì)自行分解,其反應(yīng)如式(18所示233O 2O (16 最終產(chǎn)生的O 3是反應(yīng)式(5、式(13式(15和式(16共同作用的結(jié)果,且不同能量的電子對(duì)于O 3的生成具有不同的效果。至今為止,電子和臭氧分子的碰撞截面還沒有一致的結(jié)果,還未能完全明確電子對(duì)于臭氧分子的分解過程。當(dāng)放電區(qū)表面溫度從40升高到50時(shí),O 3質(zhì)量濃度急劇下降。此時(shí),O 3的熱分解反應(yīng)占主導(dǎo)作用。而在50到70范圍內(nèi),O 3質(zhì)量濃度先升高后降低。可能是由

19、于當(dāng)放電區(qū)表面溫度為60時(shí),有利于O 3生成的電子數(shù)量較多,此時(shí)O 3的合成占主要作用。從整體降低的趨勢(shì)可知,較低的放電區(qū)溫度有利于O 3的產(chǎn)生,應(yīng)盡量降低放電區(qū)的溫度。 圖2 放電區(qū)表面溫度對(duì)O 3質(zhì)量濃度的影響Fig.2 Influence of surface temperature of discharge area onthe mass concentration of O 34.1.2 放電電壓對(duì)O 3質(zhì)量濃度的影響放電電壓對(duì)O 3質(zhì)量濃度的影響如圖3所示。由圖3可見,放電電壓由17 kV 升高為20 kV 時(shí),O 3質(zhì)量濃度在3.53.8 mg/L 的范圍內(nèi)變化,整體趨勢(shì)較平穩(wěn)。

20、可見,在所選擇的電壓范圍內(nèi),O 3的合成作用與分解作用相當(dāng),可根據(jù)實(shí)際條件來選擇放電電壓。圖3 放電電壓對(duì)O 3質(zhì)量濃度的影響 Fig.3 Influence of discharge voltage on massconcentration of O 34.1.3 放電頻率對(duì)O 3質(zhì)量濃度的影響放電頻率對(duì)O 3質(zhì)量濃度的影響如圖4所示。由圖4可見,放電頻率由7 kHz 上升為10 kHz 時(shí),O 3質(zhì)量濃度呈先降低后趨于平緩的趨勢(shì)。隨著放電頻率的升高,放電區(qū)表面溫度升高,折合電場(chǎng)強(qiáng)度降低。溫度的升高促進(jìn)了O 3的熱分解,折合電場(chǎng)強(qiáng)度降低使得促進(jìn)O 3生成的高能電子數(shù)量減少,所以O(shè) 3質(zhì)量濃度

21、下降。放電頻率繼續(xù)升高,折合電場(chǎng)強(qiáng)度降低趨緩,所以O(shè) 3質(zhì)量濃度的降低趨勢(shì)平緩。圖4 放電頻率對(duì)O 3質(zhì)量濃度的影響 Fig.4 Influence of discharge frequency onmass concentration of O 34.1.4 空氣流量對(duì)O 3質(zhì)量濃度的影響空氣流量對(duì)O 3質(zhì)量濃度的影響如圖5所示。由圖5可見,空氣流量由3 L/min 升高為9 L/min 時(shí),O 3質(zhì)量濃度呈先升高后降低的趨勢(shì)。當(dāng)空氣流量小于5 L/min 時(shí),隨著空氣流量增加,O 2分子數(shù)量增多,反應(yīng)式(1、式(2所示農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 2013年64的反應(yīng)加強(qiáng),為三體碰撞提供了更多的O 原子,

22、反應(yīng)式(5加強(qiáng),O 3質(zhì)量濃度升高。當(dāng)空氣流量大于5 L/min 時(shí),隨著流量的增大,過高O 原子濃度反而抑制了O 3的生成,所以O(shè) 3質(zhì)量濃度降低。 圖5 空氣流量對(duì)O 3質(zhì)量濃度的影響Fig.5 Influence of air flow rate on mass concentration of O 34.2 極差分析正交試驗(yàn)結(jié)果的極差分析如表2所示。由表2可知,各因素對(duì)O 3質(zhì)量濃度影響的大小順序?yàn)?空氣流量>放電區(qū)表面溫度>放電頻率>放電電壓;生成O 3質(zhì)量濃度最高的試驗(yàn)條件即最優(yōu)組合為:放電區(qū)表面溫度40、放電電壓19 kV 、放電頻率7 kHz 、空氣流量5 L

23、/min 。 4.3 方差分析正交試驗(yàn)結(jié)果的方差分析如表3所示。由表3可知,各因素對(duì)O 3質(zhì)量濃度影響的大小順序?yàn)?空氣流量>放電區(qū)表面溫度>放電頻率>放電電壓,與極差分析結(jié)果一致。其中放電區(qū)表面溫度、空氣流量的顯著性水平<0.05,為顯著因素,放電電壓和放電頻率為不顯著因素。表2 正交試驗(yàn)極差分析Table 2 Range analysis of orthogonal test試驗(yàn)號(hào) Test numberA/B/kV C/kHzD /(L·min -1 臭氧質(zhì)量濃度Massconcentration ofO 3/(mg·L -11 40 17 7

24、 3 4.62 40 18 8 5 5.13 40 19 9 7 5.24 40 20 10 9 4.95 50 17 8 9 3.36 50 187 7 4.4 7 50 19 10 5 4.38 50 209 3 0.7 9 60 17 9 5 3.9 10 60 18 10 3 1.6 11 60 19 7 9 4.7 12 60 20 8 7 4.3 13 70 17 10 7 3.4 14 70 18 9 9 3.6 15 70 19 8 3 1.4 16 70 20 7 5 4.1 k m 1 19.8 15.2 17.88.3k m 2 12.7 14.7 14.1 17.4 k

25、 m 3 14.5 15.6 13.4 17.3 k m 412.514.0 14.2 16.5R m 1.8 0.4 1.1 2.3 優(yōu)水平Optimum level A 1 B 3 C 1 D 2主次因素Primary andsecondary factorsD ,A ,C ,B 注:k mn 表示m 因素n 水平下O 3濃度的和,R m 表示m 因素的極差。 Notes: k mn is sum of the conc-entration of O 3 of n level of m factor, R m is the range of m factor.表3 正交試驗(yàn)方差分析Tabl

26、e 3 Variance analysis of orthogonal test方差來源 Soruce of variation 列偏差平方和S j Column error sum of squares 自由度f Degree of freedom 均方和 Mean sum of square F 值顯著性水平Level of significanceA 8.692 3 2.897 6.702 <0.1B 0.357 3 0.119 0.275 >0.25C 2.947 3 0.982 2.272 >0.25D 14.532 3 4.844 11.205 <0.05

27、誤差1.297 3 0.432 - -注:F 0.05(3,3=9.28;F 0.1(3,3=5.39;F 0.25(3,3=2.36。確定最優(yōu)組合時(shí),選取顯著因素的優(yōu)水平。對(duì)于不顯著因素,可結(jié)合實(shí)際試驗(yàn)選取適當(dāng)水平。結(jié)合表2和表3可知較優(yōu)組合為:放電區(qū)表面溫度40、放電電壓19 kV 、放電頻率7 kHz 、空氣流量5 L/min 。5 驗(yàn)證試驗(yàn)為進(jìn)一步考察各因素最優(yōu)組合的可靠性和穩(wěn)定性,按較優(yōu)組合進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。較優(yōu)組合條件下測(cè)得的O 3為5.4 mg/L ,大于正交試驗(yàn)任一試驗(yàn)結(jié)果,故該較優(yōu)組合可靠且穩(wěn)定。6 結(jié) 論本試驗(yàn)研究以空氣為氣源,考察NTP 反應(yīng)器放電區(qū)表面溫度、放電電壓、放電頻

28、率、空氣流量4個(gè)因素對(duì)活性物質(zhì)濃度的影響。1O 3質(zhì)量濃度隨放電區(qū)表面溫度的升高整體呈降低趨勢(shì),隨放電頻率的升高先降低后趨于平緩。所以較低的放電區(qū)表面溫度和放電頻率有利于O 3的生成。隨著空氣流量的增大,O 3質(zhì)量濃度呈第 14 期 施蘊(yùn)曦等：低溫等離子體發(fā)生器工作參數(shù)優(yōu)化 65 先升高后降低的趨勢(shì)。放電電壓的變化對(duì) O3 質(zhì)量 濃度的影響相對(duì)較弱，沒有明顯的增減趨勢(shì)。 2）4 個(gè)因素對(duì)臭氧質(zhì)量濃度影響的大小順序 為：空氣流量放電區(qū)表面溫度放電頻率放電 電壓。 其中放電區(qū)表面溫度、 空氣流量為顯著因素， 放電電壓和放電頻率為不顯著因素。 3）通過正交試驗(yàn)分析結(jié)果，得到 NTP 發(fā)生器 產(chǎn)生活性

29、物質(zhì)的較優(yōu)組合：放電區(qū)表面溫度 40、 放 電 電 壓 19 kV 、 放 電 頻 率 7 kHz 、 空 氣 流 量 5 L/min。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，該較優(yōu)組合條件的 O3 質(zhì)量 濃度為 5.4 mg/L，大于正交試驗(yàn)任一試驗(yàn)結(jié)果，該 較優(yōu)組合可靠且穩(wěn)定。 參 考 文 獻(xiàn) 張德滿，李舜酩，李凱，等. DOC 輔助 DPF 再生方法 研究J. 機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2010，46(24：107110. Zhang Deman, Li Shunming, Li Kai, et al. Study on DOC auxiliary DPF regeneration methodJ. Journal of Me

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48、ve and Traffic Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China Abstract: Diesel engines are widely used in the field of industrial and agricultural production and transportation for their good economy and dynamic performance. However, with emission regulation becoming gradually stricter, ho

49、w to reduce diesel particulate matter (PM emissions effectively has become a growing concern of people. Diesel particulate filter (DPF are considered to be the most effective means to reduce emissions of particulate matter, and the key of DPF lies in their regeneration. DPF regeneration is usually d

50、ivided into two categories: active regeneration and passive regeneration. Active regeneration refers to the combustion of PM directly heated by external energy and the temperature is usually above 650. There are many methods of active regeneration, such as electric heating, microwave heating and com

51、bustion heating with the injected fuel. But there are many problems of these methods of regeneration, such as energy consumption, high cost and thermal damage of the carrier structure. Passive regeneration means to achieve regeneration by improving exhaust temperature to reach the minimum combustion

52、 temperature of the regeneration without the external auxiliary. There are many problems of passive regeneration problem, such as sulfur poisoning of the catalyst and low regeneration efficiency. Non-thermal plasma (NTP technology can effectively remove the PM deposited in the DPF and it provides a

53、new method for the DPF regeneration. The oxidation of the active substances produced by NTP reactor is stronger than O2 and PM can be well oxidized by these active substances. The working parameters of NTP reactor directly affect the concentration of the active substances, so suitable working parame

54、ters are conducive to the regeneration of active substances. This article discusses four working parameters of NTP reactor which affect the concentration of the active substances. The four factors are the surface temperature of discharge area, discharge voltage, discharge frequency and air flow. For the multi-factor experiment, orthogonal experimental design is an effective method of scientific experiments where part of the ones can reflect the comprehensive experiments. In this article