عنوان پایان‌نامه
بررسی نظری و تجربی ترمودینامیک غیرتعادلی در پلاسمای پالسی شناور در تبدیل متان
- رشته تحصیلی
- فیزیک-اتمی‌ملکولی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 6366;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77465;کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 6366;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77465
- تاریخ دفاع
- ۲۷ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- عباس مجیدی بیدگلی
- استاد راهنما
- عطا ملک قربان زاده
- چکیده
- در این تحقیق اثرات ترمودینامیکی غیرتعادلی مربوط به پلاسمای پالسی شناور با الکترودهای واگرا مورد بررسی قرار گرفته است. پلاسماهای شناور مرسوم تحرک پذیری بالایی در اثر بالا بودن شار ورودی گاز را دارا می باشند اما در پلاسمای پالسی شناور مدنظر، شار گاز دلیل تحرک پذیری بالای کانال پلاسما نمی تواند باشد زیرا تحرک پذیری بالایی در شار های پایین و حتی حالت های بدون شار ورودی مشاهده شده است. کاندیدایی که برای تحرک پذیری کانال پلاسما در اینجا معرفی شده است مربوط به جبهه کم فشار موج های آکوستیکی بوده است که فرآیند انتشاری شبیه به موج های شوک را دارند و مکان شکست گاز را تعیین می کنند. تحرک پذیری بالای کانال پلاسما در بین الکترود های واگرا باعث شده که حجم فضایی که پلاسما در آن تحرک دارد بیشتر از حالت با الکترودهای تخت شود و این باعث شده است تا نرخ تبدیل پلاسمای پالسی شناور نسبت به تخت همواره بیشتر باشد. نرخ تبدیل متان در این پلاسما به 46 درصد هم رسیده است که در حالت تخت و در شرایط مشابه 39 درصد بوده است. بازده های انرژی و توانایی تبدیل نیز در این پلاسما نسبت به حالت تخت بیشتر بوده و به بازده انرژی شیمیایی و بازده تبدیل انرژی به ترتیب 41 و 61 درصد رسیده اند که در حدود 20 درصد بهبود نسبت به حالت تخت را نشان می دهد. کمیت ترمودینامیکی فشار عامل اصلی خزش پلاسماست که از طریق شبیه سازی مکان های وقوع تخلیه الکتریکی تعیین شده اند و تحرک پذیری بالای کانال پلاسمایی را تایید می کنند که سازگاری آن با مشاهدات تجربی نیز اثبات شده است.
- Abstract
- In this thesis, the non-equilibrium physical state and thermodynamics of gliding pulsed plasma, with divergent electrodes, in methane conversion process, are studied. In the conventional gliding plasma system, the velocity of movement of plasma channel is comparable to the introduced gas flow velocity. This is in sharp contrast to the situation in the gliding pulsed plasma, where the plasma channel movement has velocities comparable to the sound velocity and much higher than the gas flow velocity. This high mobility of plasma channel causes the plasma cover much more volume relative to the conventional pulsed plasma, with parallel electrodes. This explains the better conversion performance of the gliding pulsed plasma over the conventional one. In the conversion process, the conversion rate over , chemical energy efficiency more than , and energy conversion efficiency (ECE) over are obtained, by the gliding pulsed reactor, which show approximately improvement over the performance of conventional pulsed system. The pressure is the most important thermodynamical parameter that determines the point where the electrical breakdown occurs. A detailed simulation performed by the COMSOL software also confirmed the high mobility of plasma channel, in good consistency with the experiments. Keywords: Methane Conversion, Gliding Pulsed Plasma, Non-Equilibrium Thermodynamics, Acoustic Wave
