عدم التوازن الميكروويف الميكروويف للكفاءة عالية درجة الحرارة الكيمياء

الهدف العام من هذه التجربة هو تحويل أو تنشيط جزيئات مستقرة مثل ثاني أكسيد الكربون أو النيتروجين أو الميثان أو الماء باستخدام مفاعل بلازما الميكروويف. يمكن استخدام هذه الطريقة لقياس الطاقة والكفاءة المتقاربة لمفاعل بلازما الميكروويف. يمكن استخدام هذه القياسات لتحسين ظروف المفاعل وتحسين الكفاءة.

الميزة الرئيسية لمفاعل تدفق البلازما هي أن أوقات بدء التشغيل لقيادة العمليات الكيميائية المستمرة هي في المقياس الزمني للثواني. تتيح طبيعة التوازن الحراري للمفاعل الصغير كفاءات أعلى من حد التوازن الديناميكي الحراري البالغ 55٪ وهو أعلى كفاءات يمكن تحقيقها من خلال التحويل الحراري القياسي. لبدء إعداد نظام بلازما الميكروويف ، قم بتوصيل مغنطرون كيلوواط واحد بعزل طاقة مع حمل ماء متصل.

قم بتوصيل المعزل بموالف ثلاثي كعب. قم بتوصيل قضيب الميكروويف بالموالف ، وقم بتركيب شريحة قصيرة منزلقة باتجاه فتحة العدسة 24 ملم في نهاية دليل الموجة. أدخل أنبوب سلك في قضيب وقم بتوصيل الأنبوب بشفاه kf والشفاه المفرغة ومدخل غاز لطيف.

قم بتوصيل الأنبوب ، صمام الخانق في سلسلة بمضخة تفريغ. قم بتوصيل صمام اختصار بالتوازي مع صمام الخانق للتبديل بين الضغط المنخفض والمرتفع. يمكن استخدام صمام الاختصار للذهاب إلى الضغط المنخفض لإشعال البلازما دون تغيير إعداد دواسة الوقود.

قم بتوصيل مصدر ثاني أكسيد الكربون بمدخل الغاز عبر وحدة التحكم في التدفق الكتلي. ثم قم بتشغيل نظام تبريد المياه المغنطرونية. تأكد من وضع جهاز مراقبة الإشعاع وكاشف الغاز حول مجموعة بلازما الميكروويف.

تحقق من أن ظروف المفاعل مناسبة لإشعال البلازما ، ثم قم بزيادة مستوى طاقة المصدر يدويا حتى تشتعل البلازما. اضبط موالف كعب الروتين الثلاثة لتقليل الطاقة المنعكسة. ثم قم بإيقاف تشغيل البلازما.

بعد ذلك ، قم بتركيب ليزر 532 نانومتر مع توجيه الشعاع على طول أنبوب السلك. قم بتركيب نوافذ بروستر أو مضادة للانعكاس مطلية بسعة 532 نانومتر عند مدخل الأنبوب ومخرجه. قم بمحاذاة الليزر وقم ببناء تفريغ الشعاع في نهاية الفراغ الذي تم إعداده.

ركز الليزر على مركز دليل الموجة ، ثم اضغط على المفاعل بغاز ثاني أكسيد الكربون إلى ضغط أعلى مما سيتم استخدامه في القياس. في حالة حدوث عطل في الليزر ، قلل من طاقة الليزر. قم بتثبيت الحواجز في الأنابيب المفرغة ، وقم بتركيب عدسة تتماشى مع فتحة 24 ملم في القصر المنزلق وتركيز الضوء الذي تم جمعه على ألياف ضوئية قطرها 400 ميكرومتر.

استخدم الألياف لتوجيه الضوء إلى شق مدخل مطياف مخصص وقياس شدة الضوء المتناثر. كرر القياس على سلسلة من الضغوط المتناقصة وتحقق من أن علاقة شدة الضغط خطية. اضبط مقياس الطيف لزيادة الشدة المقاسة إلى أقصى حد.

قم بتوصيل الخلية على التوالي بعادم الغاز وقم بتركيب نافذة فلوريد الكالسيوم على طرفي الخلية. ضع الخلية في غرفة عينة من مطياف FTIR مع نوافذ فلوريد الكالسيوم بما يتماشى مع شعاع الأشعة تحت الحمراء. استخدم طولا كافيا من الأنابيب للتأكد من أن الغاز الموجود في الخلية سيكون في حالة توازن كيميائي.

اضبط كسب إشارة FTIR، حتى تصبح الشدة أقرب ما يمكن إلى الحد الأقصى دون تجاوزها. قم بمعاينة الجرام التداخلي ، ثم قم بإيقاف تشغيل تدفق الغاز وإخلاء الخلية. الحصول على طيف الخلفية.

ثم اضغط على النظام بغاز ثاني أكسيد الكربون إلى حوالي مللي بار واحد وأشعل البلازما. الحصول على طيف على مدى 2 ، 400 إلى 2 ، 000 سنتيمتر مقلوب باستخدام 10 متوسطات. تحديد جزء حجم أول أكسيد الكربون ، باستخدام قاعدة بيانات HITRAN لتناسب خطوط CL المقاسة.

عند تركيب الأطياف ، احرص على تطبيق وظيفة الجهاز لتكون طيف الإرسال ، وليس الطيف الماص. قم بتضمين مثيل ضغط ثاني أكسيد الكربون ، البرولين بواسطة CO2 ، بما في ذلك التوسع الذاتي فقط يمكن أن يؤدي إلى أخطاء كبيرة تصل إلى 20٪ لإجراء قياسات NC2 FTIR ، قم بتركيب أنبوب الياقوت في دليل موجة مع نظام فراغ محاذاة رأسيا. ضع مطياف FTIR بحيث يتم تعيين دليل الموجة في غرفة العينة وتغطية جدران الغرفة بمادة ماصة للميكروويف.

اضبط FTIR لاستخدام 100 متوسط على الأقل للتخفيف من التقلبات في البلازما. احصل على أطياف على مدى 2 ، 400 إلى 1 ، 800 في سنتيمتر الشعر. قم بتصحيح الأطياف لامتصاص الياقوت المعتمد على درجة الحرارة قبل التحليل.

وجد أن تحويل ثاني أكسيد الكربون يزداد خطيا مع مدخلات الطاقة على نطاق من الضغوط بمعدل تدفق ثابت يبلغ 14 SLM. تم العثور على العلاقة الخطية التي تقلل عند ضغوط أعلى ، حيث تم العثور على البلازما لتحويل ثاني أكسيد الكربون2 إلى ثاني أكسيد الكربون بكفاءة طاقة تصل إلى 49٪ والتي يمكن مقارنتها بأقصى كفاءة ديناميكية حرارية. زاد تحويل ثاني أكسيد الكربون خطيا مع طاقة محددة إلى حوالي 2.2 إلكترون فولت لكل جزيء.

تم قياس تركيز ثاني أكسيد الكربون عن طريق التحليل الطيفي لامتصاص الأشعة تحت الحمراء لعادم الغاز. تم تطبيق أقل مربع مناسب على بيانات FTIR ، مما أدى إلى تحويل محسوب بنسبة 14.7٪ عند 299.36 كلفن ، درجة حرارة الغاز لمركز البلازما ، تم تحديده من قياسات تشتت NC2 Rayleigh ، التي تم أخذها عند قوى وضغوط مختلفة. تم حساب تأثير تجمع طومسون ليكون ضئيلا بناء على المقاطع العرضية التفاضلية لتجمع رايلي وطومسون ودرجة التأين المتوقعة.

تم أخذ قياسات NC2 FTIR في ظل ظروف كان فيها إنتاج ثاني أكسيد الكربون ضئيلا وأعيد استخدامه للتحقيق في ديناميكيات بلازما ثاني أكسيد الكربون ، وهو نموذج يعتمد على واجهة برمجة الآثار المترتبة على الاتجاه العالي ، لتحديد درجات الحرارة الاهتزازية المقابلة للأوضاع الاهتزازية العادية. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية تشغيل مفاعل دقيق متدفق وكيفية تحليل المنتجات التي تم تشكيلها. يعتبر مفاعل البلازما المتدفق مثاليا لمعالجة الجزيئات المستقرة.

باتباع هذا الإجراء ، يمكن معالجة الغازات الأخرى ، مثل الماء والنيتروجين والميثان. من أجل التحويل الفعال حقا وغير المتوازن، يجب الحفاظ على درجة الحرارة منخفضة قدر الإمكان، لمنع إخماد الجزيئات المثارة بالاهتزاز.