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现在烟气污染已经成为全球性的环境问题之一,寻求技术上先进,经济上合理的烟气脱硫脱硝技术是目前国际上普遍关注的问题。近年来,脉冲电晕放电等离子体烟气脱硫脱硝技术因其脱除效率高能耗低的特点而被认为是最有前途的新一代技术。而在脉冲电晕放电烟气净化技术的化学反应中起主要作用的是具有很强化学活性的自由基和活性物种(OH,O,H,N,O3,HO2,H2O2等)。其中OH自由基因其氧化性很强,在多种物理化学反应中都具有极其重要的作用,因而受到广泛关注。在本文中,我们重点关注的就是OH、O自由基的性质及其在外界条件影响下的变化趋势。我们结合相关实验条件选择反应过程中所涉及的化学反应方程建立了数学模型,把所考虑的化学反应归结为有关粒子浓度的刚性常微分方程组的初值问题来进行求解,计算方法选用特雷纳法。 本文的研究内容主要包括以下两个方面: (1) 在单脉冲条件下研究了正脉冲电晕放电N2-H2O系统中OH、O自由基随时间的演化过程及其在不同的气体组分影响下的变化趋势。OH自由基和O原子在水分增多的条件下浓度均增大;而在O2含量增多的条件下,OH自由基的浓度减小,O原子浓度增大;还比较了在N2-H2O和空气两种不同系统中OH、O自由基浓度的产生和变化趋势,得到OH自由基浓度在N2-H2O系统中较大,而O原子浓度在空气系统中较大的结果。讨论并分析了产生上述结果的机理和主要的物理化学反应过程。 (2) 在多脉冲条件下研究比较了N2-H2O系统和空气系统中OH自由基受放电频率和氧气流量影响的变化趋势。结果表明OH自由基的浓度随着放电频率的增加而增大,随着氧气流量的增加而减小。并将模拟结果和相关实验数据进行了定性的比较,所得趋势较为一致。 我们从数值模拟的角度研究了OH、O自由基的性质及其受外界条件影响的变化趋势,为烟气脱硫脱硝的实验提供了一定的理论参考。