常温空气下外露电极结构的电气体发电实验研究

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.22008

摘要/Abstract

摘要：

为了探究电气体发电基本过程的影响因素和规律，基于电气体发电的基本理论设计了一套简易外露电极结构的电气体高压发电试验装置。基于该装置，以高压空气为工作介质，通过音速喷嘴产生高速气流，利用外露的针尖电极电晕放电产生荷电粒子，研究了气体总压、转换段长度、负载阻值、电晕电压以及电路接法等结构和电气参数对电气体发电电压和功率的影响规律。通过合理配置发电装置参数，获得了相较于电晕电压4.41倍的收集电压或者相较于电晕功率3.53倍的收集功率。研究表明：电势沿着转换段呈抛物线分布；负载阻值越大，收集电压越高；随电晕电压增高，收集功率越大，收集功率和电晕功率之比越小。

关键词: 电气体发电, 常温空气, 电晕放电, 高电压, 外露电极

Abstract:

In order to explore the influencing factors and laws of the basic process of electrogasdynamic power generation, a simple electrogasdaynamic high-voltage power generation test device with exposed electrode structure was designed based on the basic theory of electrogasdaynamic power generation. Based on this device, high-pressure air was used as the working medium, high-speed airflow was generated through sonic nozzles, and charged particles were generated by corona discharge at the exposed needle electrode. The influences of structural and electrical parameters such as total gas pressure, conversion section length, load resistance, applied voltage, and circuit connection on the voltage and power of electrogasdynamic power generation were studied. By reasonably configuring the parameters of the power generation device, a collection voltage of 4.41 times the corona voltage or a collection power of 3.53 times the corona power was obtained. The research shows that the electric potential is parabolically distributed along the conversion section. The greater the load resistance, the higher the collection voltage. As the applied voltage increases, the larger the collection power, the smaller the ratio of the collection power to the corona power.

Key words: electrogasdynamic power generation, normal temperature air, corona discharge, high voltage, exposed electrode structure

中图分类号:

TK 01

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图/表 22

图1 实验系统图

Fig. 1 Experimental system diagram

图2 电气体高压发电装置

Fig. 2 Electrogasdaynamic high-voltage power generation device

图3 电气体高压发电装置主要尺寸

Fig. 3 Main dimensions of electrogasdaynamic high-voltage power generation device

图4 电气体高压发电装置实物图

Fig. 4 Physical map of electrogasdaynamic high-voltage power generation device

图5 电路连接方式1

Fig. 5 Circuit connection mode 1

图6 不同气压下的收集电压变化

Fig. 6 Collected voltage changes with different air pressures

图 7 不同气压下的收集功率变化

Fig. 7 Collected power changes with different air pressures

图 8 不同气压下的发射极电流变化

Fig. 8 Emitter current changes with different air pressures

图9 不同气压下的电晕功率变化

Fig. 9 Corona power changes with different air pressures

图10 不同气压下的净功率变化

Fig. 10 Net power changes with different air pressures

图11 不同转换段长度下的收集电压变化

Fig. 11 Collecting voltage changes under different conversion section lengths

图12 不同负载阻值下的p-Us曲线

Fig. 12 p-Us curves at different load resistances

图13 不同负载阻值下的p-Ps曲线

Fig. 13 p-Ps curves at different load resistances

图14 不同电晕电压下的p-I曲线

Fig. 14 p-I curves at different corona voltages

图15 不同电晕电压下的p-Ri1曲线

Fig. 15 p-Ri1 curves at different corona voltages

图16 不同电晕电压下的p-Ri2曲线

Fig. 16 p-Ri2 curves at different corona voltages

图17 不同电晕电压下的p-Ps曲线

Fig. 17 p-Ps curves at different corona voltages

图18 不同气压下的U-Rp曲线

Fig. 18 U-Rp curves at different air pressures

图19 不同气压下的U-Pe曲线

Fig. 19 U-Pe curves at different air pressures

图20 电路连接方式2

Fig. 20 Circuit connection mode 2

图21 2种接法下的p-Pr曲线

Fig. 21 p-Pr curves under two connection methods

图22 2种接法下的p-Us曲线

Fig. 22 p-Us curves under two connection methods

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