gn="justify"> енергії активації (0,42
? 1,04 еВ/молекулу). Реакції між атомами і радикалами (або між радикалами) відбуваються з енергією активації близькою до нуля.
У плазмі імпульсного коронного розряду в полях Е/N при 150 lt; Тd lt; 300 розподіл електронів по енергіях відповідає з певними застереженнями розподілу Дрювістейна з максимально можливою величиною близько 20 еВ при цьому середня енергія електронів менше 8 еВ.
Енергія електронів, необхідна для дисоціації, збудження і іонізації молекул і атомів азоту і кисню, а також пари води знаходиться в діапазоні від 1,1 до 20 еВ.
Слід зазначити, що акти іонізації завжди супроводжуються актами збудження. При енергіях електрона більше 10 - 15 еВ збуджуються в основному електронні рівні.
Основні елементарні процеси в низькотемпературній плазмі повітря представлені в таблиці 1.
Таблиця1.
При пікової потужності, що вводиться в газ обсягом 15 НДМ 3 за імпульс тривалістю 100 нс на рівні 10 МВт і концентрації забруднень 10ррм, щільність енергії виявляється рівною 100 Еv/молекулу, що на порядок величини вище необхідної для активації обсягу газу. Велика частина енергії витрачається на пружні зіткнення (збільшується коливальна і обертальна енергія частинок), в яких вона розсіюється, так як надалі такі частинки передають свою енергію на нагрівання молекул газу.
У проточному газі при концентрації домішок 0,1% (1000ррм) для щільності енергії 100eV на 1молекулу забруднень можливий 1000 повітрообмін за 1:00 роботи, тобто через камеру з об'ємом 15 НДМ 3 допустимо пропускати 15 нм 3/год.
Облік енергії розсіюється в тепло при двочасткові рекомбінації. Зміна в часі кількості заряджених частинок можна описати рівнянням:
dn/dt=l vn - bn 2, де vn
Для моделювання процесу конверсії в роботі [23] використовувався двохстадійний підхід. На першій стадії відбувається напрацювання активних частинок в результаті взаємодії стримера з молекулами газу. На другий - радикали, іони, порушені молекули й атоми реагують, в тому числі, і з домішками.
Ми розглянемо тільки попередню і першу стадії.
На попередній стадії до подачі імпульсу в проміжку існує струм стаціонарної позитивної корони. При міжелектродних відстанях більше 25 мм з одного вістря середнє значення струму становить 50 мкА, що для довгого многоострійного лінійного електрода з кроком між вістрями 5мм дає середню величину лінійного струму близько 7мА/м [24]. За умови використання коаксіального вістрійних електрода, що знаходився в тривалій експлуатації, струм по нашим прямим вимірам для n * 1000 вістрів (де n=1-6) склав 0,25мА/м. Таким чином, впроваджений заряд дорівнює 0,25 * 10 - 3 Кл/с з одного метра довжини коронирующего електрода.
Такий заряд за час між імпульсами 1мс відповідає числу електронів 1,5 * 10 12 або щільності 1,5 * 10 +11 е/НДМ 3 * с, причому з характерним часом 1нс в проміжку виникають позитивно і негативно (в основному, за рахунок прилипання електронів у відповідності з даними таблиці №2) заряджені іони. Експериментально показано [25], що в резконеоднородном поле при позитивному заряді вістря лавини не утворюються, а спад заряджених частинок за рахунок іон-іонної рекомбінації визначається виразом:
n (t)=n 0/1 + n 0 bt, де b=10 - 13 m 3/c. З цього випливає, що при атмосферному тиску спад носіїв за час між імпульсами 1мс складе не більше 1,5%.
Звичайно, це не означає, що стільки електронів було всього, насправді в сотні тисяч разів більше, адже час їхнього життя без взаємодій з навколишнім середовищем при нормальних умовах близько до 1нс, але середнє число заряджених « бійців », що перетинають міжелектродний проміжок, відповідає вищенаведеному значенням.
На першій стадії загальна кількість електронів - «бійців», впроваджених в газ за імпульс, можна оцінити, виходячи з осцилограми струму. Так для прикладу, на рис. 1 наведена осцилограма імпульсів струму і напруги для реакторної камери з довгою коронирующего електрода 1000мм і обсягом 12 дм 3, а на рис.2 - фото стримерного розряду.
А Б
Рис.1
Осцилограми імпульсів, що генеруються в циліндричній реакторної камері
А - Масштаби а: напруга U - 15кВ/справ, струм I - 50А/справ, впроваджувана в газ потужність Р - 7.5 МВт/справ, Т - 50нс/дел
Б - Масштаби б: U - 20кВ/справ, I - 50 А/справ, Р - 3 МВт/справ, Т - 50нс/дел
А Б
Рис.2
