便携式家用低温等离子体杀菌装置设计任务书
2020-05-04 21:21:54
1. 毕业设计(论文)的内容和要求
随着科技的发展和社会的进步,人们对生活质量的要求不断提高,而空气质量和家居舒适度是影响生活质量的一个重要方面。在家居室内,经常存在各种细菌、霉菌和真菌等菌类生物,尤其在夏季阴雨时节及冬季寒冷时节,空气湿度大、流通性差,空间相对狭小区域如衣柜、鞋柜、抽屉等极易滋生各种菌类生物。目前解决该问题的方法主要采用各种化学试剂达到杀菌的目的,但这种方式效果缓慢、需要定期更换,而且各种化学物质对自然环境和人体健康具有一定的潜在危害。为此,设计一种更加高效、环保,便携、适用于家居环境的除菌装置具有良好的实用价值和广泛的应用前景。
空气净化是低温等离子体技术的一个重要应用领域。等离子体(plasma)通常被称为不同于气体、液体和固体之外的第四态,是由自由电子、激发态原子、正负离子、分子和自由基等多种粒子集合组成。根据等离子体中离子温度和电子温度以及放电温度的不同,可以将它分成高温与低温等离子体。近年来,由气体放电产生的低温等离子体被广泛应用于气体净化、流动控制、点火助燃、重油加氢、生物医学以及材料表面改性等领域。低温等离子体可以破坏细菌和真菌的生物体,有效的杀灭细菌和真菌;同时在特定条件下,放电产生低温等离子体过程中会伴有一定量的臭氧,而臭氧更是许多有害细菌的天敌,更加提升了杀菌效果。此外,低温等离子体还可以在一定程度上降解有异味的化学物质,从而达到除臭的目的。不仅如此,放电过程中电流流过电极产生一定的热量,通过合理设计放电运行参数,可控制低温等离子体反应器温度既在安全范围内,又能很好的达到一定的除湿烘干作用。综上,低温等离子体技术非常适用于家居除菌装置的设计。
根据电极结构形式的不同,常见低温等离子体源主要有火花放电(spark discharge)、介质阻挡放电(dielectric barriedischarge)、等离子体射流(plasma jets)和滑动弧放电(gliding discharge)等,其中介质阻挡放电是最广泛应用于臭氧发生的等离子体源。综合考虑体积、成本和效果等因素,本课题采用共面介质阻挡放电(cdbd)作为低温等离子体源,利用放电过程中产生的臭氧和活性粒子进行杀菌,同时还能在一定程度上起到除臭和除湿的作用,实现对衣柜、鞋柜、碗橱等家居设施的局部封闭空间空气净化作用。
2. 参考文献
[1] 梁曦东, 陈昌渔, 周远翔. 高电压工程[M]. 北京: 清华大学出版社, 2003.
[2] 徐学基, 诸定昌. 气体放电物理[M]. 上海: 复旦大学出版社, 1996.
[3] 邱毓昌, 张文元, 施围. 高电压工程[M]. 西安: 西安交通大学出版, 1995.
[4] 吴淑群, 聂兰兰, 卢新培. 大气压非平衡等离子体射流[J]. 高电压技术, 2015, 41(8):2602-2624.
[5] 张仲麟. 大气压介质阻挡放电等离子体调制技术其及特性研究[D].哈尔滨工业大学,2018.
[6] 叶楷,李茂刚,李沪萍,罗康碧,苏毅,李国斌,梅毅.低温等离子体技术处理废气的研究进展[J].化工新型材料,2018,46(05):44-47.
[7] K. Nassour et al., "Comparative experimental analysis of ozone generation between surface and volume DBD generators," in IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, vol. 25, no. 2, pp. 428-434, April 2018.
[8] V. Jain, R. Srinivasan and V. Agarwal, "An accurate electrical model for
atmospheric pressure DBD plasma in air with experimental validation," 2016 7th India International Conference on Power Electronics (IICPE), Patiala, 2016, pp. 1-4.
[9] E. Paniel, H. Rabat and D. Hong, "Relative Residual Charge Distribution and the Corresponding Discharge Image of a Surface DBD," in IEEE Transactions on Plasma Science, vol. 42, no. 10, pp. 2696-2697, Oct. 2014.
[10] Schauml;Fer J , Foest R , Quade A, et al. Carbon-free SiOxfilms deposited from octamethylcyclotetrasiloxane (OMCTS) by an atmospheric pressure plasma jet (APPJ)[J]. European Physical Journal D, 2009, 54(2):211-217.
[11] R. A. Banu and B. S. Rajanikanth, "Nox removal from petro-diesel exhaust using duct type DBD plasma coupled with industry waste adsorbent," 2017 International Conference on Technological Advancements in Power and Energy ( TAP Energy), Kollam, 2017, pp. 1-6.
[12] 朱平,孟昭忠,段正超,欧阳吉庭. 电极宽度对大气压共面DBD氦气等离子体射流产生的影响[A]. 中国力学学会等离子体科学技术专业委员会、中国物理学会等离子体物理分会、中国核学会聚变与等离子体物理学会、中国物理学会高能量密度物理专业委员会.第十八届全国等离子体科学技术会议摘要集[C].中国力学学会等离子体科学技术专业委员会、中国物理学会等离子体物理分会、中国核学会聚变与等离子体物理学会、中国物理学会高能量密度物理专业委员会:中国力学学会,2017:1. |
[13] 刘莉娟. 大气压共面介质阻挡放电等离子体射流的形成机理[D].北京理工大学,2016. |
[14] 杨浩,方志,解向前,仇展,赵龙章.均匀介质阻挡放电用于材料表面改性的进展[J].印染,2009,35(10):49-54.
[15] 王新新.介质阻挡放电及其应用[J].高电压技术,2009,34(01):1-11.
[16] 戴栋,宁文军,邵涛.大气压低温等离子体的研究现状与发展趋势[J].电工技术学报,2017,32(20):1-9.
[17] 邵涛,章程,王瑞雪,严萍,任成燕.大气压脉冲气体放电与等离子体应用[J].高电压技术,2016,42(03):685-705.
[18] 方志,解向前,邱毓昌.大气压空气中均匀介质阻挡放电的产生及放电特性[J].中国电机工程学报,2010,30(28):126-132.
[19] 史曜炜,周若瑜,崔行磊,汪立峰,方志.不同电源激励下共面介质阻挡放电特性实验[J].电工技术学报,2018,33(22):5371-5380.
[20] 李和平,于达仁,孙文廷,刘定新,李杰,韩先伟,李增耀,孙冰,吴云.大气压放电等离子体研究进展综述[J].高电压技术,2016,42(12):3697-3727.
3. 毕业设计(论文)进程安排
起讫日期 |
设计(论文)各阶段工作内容 |
2019.1.1至2019.1.31 |
毕业设计准备,准备开题报告及资料搜集 |
2019.2.1至2019.3.15 |
作开题报告,方案修改及确定 |
2019.3.16至2019.4.30 |
设计相应的共面DBD反应器和小型高压电源,测出相应的数据,对结果进行分析和比较,得出最优反应装置 |
2019.5.1至2019.5.31 |
撰写毕业设计论文 |
2019.6.1至2019.6.3 |
交毕业设计(论文)成果 |
2019.6.4至2019.6.14 |
指导教师分组交换审查、批改图纸和论文学生修改毕业设计(论文)并准备毕业答辩 |
2019.6.15 |
毕业答辩 |