带电粒子发生器实验平台研制

发布时间：2020-10-22 04:12

　　 开展带电粒子催化降雨技术的研究对我国大气水资源的开发与利用具有重要的实际意义。带电粒子发生器是带电粒子催化降雨的关键组件,为了能够对其进行测试、评估及优化,本文设计并搭建了一套带电粒子发生器实验平台。该实验平台温湿度可在5~35℃,60~200%RH的范围内进行快速调节,具有百kV级带电粒子发生器电极固定装置,利用带电粒子浓度的实时测量与雨水收集功能,可在不同温湿度条件下对不同电极结构的带电粒子发生器的带电粒子产生效率与降雨效果进行评估。根据实验平台的性能需求,搭建了4.4m×4.4m×5m的实验平台主体框架,分析选取与安装调试了实验平台的相关外围设备,基于上位机控制系统分别设计了温湿度调节的控制策略。这为本文的后续工作提供了重要基础。为带电粒子发生器分析设计了电极固定装置。通过在电极框中添加阻力转换模块与自动紧线模块,有效解决了传统固定电极线方式的松紧度分布不均和易发生松弛等关键问题;针对电极框的绝缘问题和固定架结构的受力形变问题利用COMSOL Multiphysics进行了建模仿真与分析,使电极固定装置满足100kV绝缘等级和受力形变位移(35)_(kmax)?15mm的设计要求。为实验平台设计了配套的硬件结构方案与上位机数据采集程序,并搭建了实验平台的测量系统,可以满足对温度、湿度和带电粒子浓度等14处测量点的采集需求。该测量系统性价比较高、使用便捷,为带电粒子发生器的测试评估和开展带电粒子催化降雨实验提供了必要条件。本文搭建了带电粒子发生器实验平台,对其性能进行了比较全面的测试。结果表明所研制的实验平台满足设计需求,为带电粒子发生器的测试评估提供了便捷、可靠的测试环境,并为开展带电粒子催化降雨相关机理研究提供了实验环境。因此,本文的工作对带电粒子催化降雨技术的研究具有十分重要的意义。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：P481
【部分图文】：

华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文工气候室，便可以采用人工气候模拟技术，制造出一个相关环境可调的小型密闭空间，用于模拟自然界和特殊条件下的气候条件器置于其中，可对不同环境参数下的带电粒子发生器的带电粒子果进行测试评估[9]。通过与国家电网防灾减灾重点实验室合作，在其已有的大型人工粒子催化降雨实验的应用研究。图 1-1 为国网防灾减灾重点实验雾室呈圆筒形，直径 25m，高 27.5m，是目前国际领先的大型人本课题组通过在合适的环境参数下播撒带电粒子，成功使该云雾荷电凝并，最后形成雨滴降落，这一系列实验进一步地证实了带术的可行性。

实验平台主体框架的设计与搭建为实空间，为本文后续工作的开展奠定了基础2.3 外围设备分析与选取实验平台主体框架并不具备调节温度需要配备一套外围设备来对实验平台内部平台的外围设备进行分析选型，并完成部2.3.1 温度控制带电粒子发生器实验平台的净空尺寸本考虑，本文定制了一套额定功率为 15k制器的主要性能参数。整套设备分为室内主体框架外部，通过设计的连接通道与实

图 2-3 LDR0.048-0.4蒸汽发生器为了能够有效控制湿度，实验平台还加入了一套由湿美 MS-9138B 型工业除湿机与功率 600W 的排气管所组成的除湿设备。除湿机与排气设备均置于主体框架外部，通过设计的连接通道与实验平台内部连通。可利用上位机控制系统对蒸汽发生器、工业除湿机和排气管进行协调控制，有效地调节实验平台内部的空气湿度。2.3.3 供电电源选择实验平台中的带电粒子发生器与静电除尘器中的类似，均是通过电晕放电向外部空间提供大量的带电粒子。在静电除尘（ESP，Electrostatic Precipitation）领域，人们普遍使用直流高压电源或脉冲高压电源作为放电电极的供电电源[22]。若采用交流高压电源供电，电极对带电粒子施加的电场力方向将正负交替，并且将会交替发生正、负电晕放电，增强了正负离子的复合作用，所以交流电源不利于带电粒子的扩散，释放带电粒子的效率较低。
【参考文献】

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本文编号：2851077