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大气压甲烷针-板放电等离子体中粒子密度和反应路径的数值模拟

赵曰峰 王超 王伟宗 李莉 孙昊 邵涛 潘杰

大气压甲烷针-板放电等离子体中粒子密度和反应路径的数值模拟

赵曰峰, 王超, 王伟宗, 李莉, 孙昊, 邵涛, 潘杰
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  • 甲烷针-板放电与重油加氢耦合形成甲烷转化重油加氢,可实现重油高效加氢并增产高附加值低碳烯烃,有实践应用前景和科学研究意义.建立二维流体模型,对大气压甲烷针-板放电等离子体进行数值模拟,得到电场强度、电子温度和粒子密度的空间与轴向分布,总结反应产额并提炼生成各种带电和中性粒子的关键路径.模拟结果表明,CH3+和CH4+密度与电场强度和电子温度的轴向演化接近且密切相关;CH5+和C2H5+密度沿轴向先增大后减小;CH3与H密度的空间和轴向分布几乎相同;CH2,C2H4与C2H5的粒子密度分布在靠近阴极的区域内明显不同而在正柱区内较为相像;电子与CH4发生电子碰撞电离生成的CH3+和CH4+,CH3+和CH4+分别与CH4发生分子碰撞解离生成C2H5+和CH5+;电子与CH4间的电子碰撞分解是生成CH3,CH2,CH和H的主导反应;CH2与CH4和电子与C2H4发生的反应分别是生成C2H4和C2H2的关键路径;电子与CH4间的电子碰撞分解反应和CH2与CH4发生的反应的产额各占H2总产额的52.15%和47.85%.
      通信作者: 邵涛, st@mail.iee.ac.cn;sdnupanjie@163.com ; 潘杰, st@mail.iee.ac.cn;sdnupanjie@163.com
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:51637010,51707111)和山东省自然科学基金(批准号:ZR2015AQ008)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-10-10
  • 修回日期:  2018-02-11
  • 刊出日期:  2019-04-20

大气压甲烷针-板放电等离子体中粒子密度和反应路径的数值模拟

    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:51637010,51707111)和山东省自然科学基金(批准号:ZR2015AQ008)资助的课题.

摘要: 甲烷针-板放电与重油加氢耦合形成甲烷转化重油加氢,可实现重油高效加氢并增产高附加值低碳烯烃,有实践应用前景和科学研究意义.建立二维流体模型,对大气压甲烷针-板放电等离子体进行数值模拟,得到电场强度、电子温度和粒子密度的空间与轴向分布,总结反应产额并提炼生成各种带电和中性粒子的关键路径.模拟结果表明,CH3+和CH4+密度与电场强度和电子温度的轴向演化接近且密切相关;CH5+和C2H5+密度沿轴向先增大后减小;CH3与H密度的空间和轴向分布几乎相同;CH2,C2H4与C2H5的粒子密度分布在靠近阴极的区域内明显不同而在正柱区内较为相像;电子与CH4发生电子碰撞电离生成的CH3+和CH4+,CH3+和CH4+分别与CH4发生分子碰撞解离生成C2H5+和CH5+;电子与CH4间的电子碰撞分解是生成CH3,CH2,CH和H的主导反应;CH2与CH4和电子与C2H4发生的反应分别是生成C2H4和C2H2的关键路径;电子与CH4间的电子碰撞分解反应和CH2与CH4发生的反应的产额各占H2总产额的52.15%和47.85%.

English Abstract

参考文献 (31)

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