科研简报：离子风技术在助燃领域中的应用

文章插图
离子风是气体放电产生的高能电子推动中性粒子运动，从而在宏观上表现为流体的一种现象。由于离子风具有低噪声、低功耗、响应速度快和无机械运动部件等优点，在过去的数十年中，离子风的研究和应用取得了很大发展。离子风的流动特点、携带带电粒子等属性，决定了其在不同领域的广泛应用，主要有食品干燥、温度控制、推进、助燃和空气净化等。离子风所具有的独特优点使其应用前景光明，虽然离子风在很多领域还在实验阶段，并且一些关键问题还有待解决，但未来离子风的应用将会更加成熟。
燃料不充分燃烧，不仅会造成资源浪费，还会产生有害物质，造成环境污染。等离子体助燃是一种新型助燃技术。在气体放电过程中会电离出大量的活性自由基、激发态组分等高活性的粒子，这些活性粒子能够大大促进燃料的燃烧。伴随放电产生的离子风可作为一种辅助手段，将这些活性粒子送往燃烧区，加速化学反应。
近年来已经有学者将离子风用于助燃领域。离子风将气体放电生成的活性粒子推向火焰的预热区，加速了化学反应，增加火焰的稳定性。B. N. Ganguly等在火焰附近施加直流电场，预热火焰区域的活性自由基密度高达10 11/cm3 ，使燃烧得以强化。E. N. Volkov等]研究了电场对火焰热声行为的影响，火焰在电场作用下向燃烧器移动，燃烧器表面温度升高，燃烧更加稳定。Zhang Yang等的交流场对火焰的影响实验研究显示，电压会对火焰造成一定程度的影响，离子风在低压段的作用明显，它可以增强燃料与空气的混合，以促进燃烧。
图1所示为J. Kuhl等采用环形电极放电影响层流预混火焰，研究结果表明，离子风可将活性粒子和新鲜空气送入燃烧区，并将火焰推至燃烧器，提高了废气温度，扩大了最高温度的区域范围，从而促进燃烧，减少了有害气体的排放。
【科研简报：离子风技术在助燃领域中的应用】图1 直流电场对预混火焰影响示意图
虽然理论上离子风在等离子体助燃领域的确可以起到较好的辅助作用，但相关技术还不够成熟，在实际应用中还需要解决以下两个问题：①离子风助燃作用主要是向燃烧区输送氧气和带电粒子，因此将气体放电产生的高浓度活性粒子定向送至燃烧区非常关键。②如何确定最优的电极方案和运行条件，使燃料与氧气充分混合，提高燃烧效率。
由于火焰本身属于等离子体，因此火焰中存在大量的带电粒子，在燃烧器附近设置交流电场，扩大燃烧区的面积，这样可以扩大离子风携带的氧气和带电粒子与火焰的接触面积，以提高燃烧效率。

以上研究成果发表在2021年第13期《电工技术学报》，论文标题为“离子风的应用研究进展” ，作者为张明、李丁晨等。

以上关于本文的内容，仅作参考！温馨提示：如遇健康、疾病相关的问题，请您及时就医或请专业人士给予相关指导!

「四川龙网」www.sichuanlong.com小编还为您精选了以下内容，希望对您有所帮助：