Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Investigations of novel high power atmospheric pressure microwave plasma source designed for gas processing

Miotk R., Jasiński M., Mizeraczyk J.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2018

|

R. 94, nr 7

98--101

EN

In the paper we present a new waveguide-supplied coaxial-line-based nozzleless microwave plasma source (MPS) designed for gas processing. This MPS allows to generate a 915 MHz microwave plasma at atmospheric pressure with high flow rate of process gas (several hundred liters per minute). In this work we focus on investigating the basic electrical properties of the device in terms of its energy efficiency and operation stability. For this purpose we measured the MPS electrodynamic characteristics (also known as the tuning characteristics [1]). Keeping in mind that this device may be used in industry, where cost of the generated discharge is a key factor, knowledge of the MPS electrodynamic characteristics is essential for proper selection the most favourable working conditions.

PL

Niniejsza praca przedstawia nowe zasilane falowodowo mikrofalowe źródło plazmy o strukturze współosiowej przeznaczone do obróbki gazu roboczego o dużym natężeniu przepływu (kilka set litrów na minutę). Urządzenie to pozwala na generacje plazmy mikrofalami o częstotliwości 915 MHz pod ciśnieniem atmosferyczny. W pracy przedstawiono wyniki podstawowych badań własności urządzenia pod względem jego efektywności energetycznej oraz stabilności pracy. W tym celu zmierzono charakterystyki elektrodynamiczna urządzenia (określane również, jako charakterystyki strojenia [1]). Mając na uwadze, że urządzenie to zaprojektowano z myślą o zastosowaniu w przemyśle, gdzie koszt uzyskiwanego wyładowania mikrofalowego jest jednym z kluczowych czynników decydującym o przydatności, znajomość charakterystyk elektrodynamicznych jest niezbędna do wybrania najbardziej korzystnych warunków pracy urządzenia.

2

Optymalizacja transferu energii w mikrofalowym (915 MHz) generatorze plazmy o strukturze współosiowej

Miotk R., Jasiński M., Mizeraczyk J.

Zeszyty Naukowe Akademii Morskiej w Gdyni

|

2016

|

nr 95

7--14

PL

Artykuł przedstawia optymalizację mikrofalowego generatora plazmy o strukturze współosiowej. Prezentowane źródło plazmy pracuje przy częstotliwości f = 915 MHz pod ciśnieniem atmosferycznym. Celem przeprowadzonej optymalizacji była maksymalizacja absorpcji dostarczanej energii mikrofal przez generowaną plazmę. W optymalizacji wykorzystano wyznaczony w pracy model plazmy mikrofalowej.

EN

This paper presents an optimization of the waveguide-supplied coaxial-line-based nozzleless microwave plasma source. The presented plasma source operated at a frequency f = 915 MHz under atmospheric pressure. The optimization objective was to maximize the absorption of supplied microwave energy by the generated plasma. In optimization we used model of plasma determined in this work.

3

Equivalent circuit of a microwave plasma source for hydrogen production from liquid substances

Miotk R., Jasiński M., Dors M., Mizerczyk J.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2016

|

R. 92, nr 8

29--32

EN

This paper presents a new concept of an equivalent circuit of a microwave plasma source (MPS). The presented MPS has an area of waveguide discontinuity which is a result of metal-cylinder structure entered into the plasma source. Furthermore, in this area the microwave discharge is generated. The novelty of the presented investigations is the use of the Weissfloch circuit as equivalent of the area with the discharge. The aim of this work is to increase an efficiency of microwave power transfer from electric field to the plasma and improve MPS operational stability.

PL

Niniejsza praca przedstawia nową koncepcje opisu mikrofalowego generatora plazmy (MGP) za pomocą układu zastępczego. Badany MGP posiada obszar nieciągłości falowodu, który jest wynikiem wprowadzenia metalowego cylindra do wnętrza źródła plazmy. W obszarze tym generowane jest wyładowanie mikrofalowe. Nowością prezentowanych badań jest ujęcie tego obszaru za pomocą obwodu Weissflocha. Celem pracy było zwiększenie efektywności transferu mocy mikrofal do generowanego wyładowania oraz zwiększenie stabilności pracy MGP.

4

Schemat zastępczy i charakterystyki elektrodynamiczne mikrofalowego generatora plazmy o strukturze cylindrycznej zasilanego falowodem

Sobański M., Lubański M., Jasiński M., Mizeraczyk J.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2013

|

R. 89, nr 5

251-253

PL

The paper presents equivalent circuit and electrodynamic characteristics of cylinder-type microwave plasma source, which is based on rectangular waveguide WR 430 and operates at atmospheric pressure and frequency of 2.45 GHz. The MPS is used in laboratory for hydrogen production via hydrocarbons reforming.

5

Analiza numeryczna mikrofalowego modułu plazmowego do produkcji wodoru

Sobański M., Jasiński M., Mizeraczyk J.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2013

|

Z. 261

105--114

PL

Mikrofalowy moduł plazmowy (MMP) służy do produkcji wodoru poprzez reforming węglowodorów. W pracy przedstawiono wyniki optymalizacji transferu energii w MMP o strukturze współosiowej zasilanym falowodem WR 340. W omawianym MMP wyładowanie mikrofalowe powstaje pod ciśnieniem atmosferycznym, a częstotliwość pracy wynosi 2,45 GHz. Wyniki analizy numerycznej pokazują, że dla wybranej konfiguracji MMP minimalny stosunek mocy fali odbitej do mocy fali padającej osiąga wartości po-niżej 5% w szerokim zakresie zmian położenia elementu strojącego.

EN

Microwave plasma module (MPM) is used for hydrogen production via conversion of hydrocarbons. We present optimization of energy transfer in the waveguide-supplied coaxial-line-based MPM. The MPM operates at atmospheric pressure and frequency of 2.45 GHz. The MPM is terminated with movable plunger which plays the role of the tuning element. Tuning characteristics are defined as the dependence of the PR / PI as a function of the position ls of the movable plunger, where PR and PI are power reflected and power incident, respectively. The powers PR and PI are measured in input plane of the MPM. Optimization has been performed using Comsol Multiphysics software. The main construction elements which have been optimized are the length of the shorted coaxial line section, the diameter of the inner conductor of coaxial line and finally the height of the reduced height waveguide section.

6

Optymalizacja mikrofalowego generatora plazmy o strukturze współosiowej zasilanego falowodem

Sobański M., Jasiński M., Mizeraczyk J.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2012

|

R. 88, nr 10b

135-138

PL

W niniejszym artykule przedstawiono wyniki optymalizacji transferu energii w mikrofalowym generatorze plazmy o strukturze współosiowej zasilanym falowodem WR 340. Do obliczeń posłużono się programem Comsol Multiphysics. Dla zwartego odcinka linii współosiowej o optymalnej długości 52 mm, minimalny stosunek mocy fali odbitej do mocy fali padającej mierzony w płaszczyźnie wejściowej prezentowanego generatora plazmy zmniejszył się czterokrotnie.

EN

We present optimization process of energy transfer in waveguide-based, coaxial-type microwave plasma source (MPS). The MPS did not work correctly. Comsol Multiphysics software was used to numerical investigate the problem. For shorted coaxial line section length equal to 52 mm the input microwave power reflection coefficient decreased 4 times.

7

Mikrofalowy moduł plazmowy do produkcji wodoru

Sobański M., Jasiński M., Mizeraczyk J.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2012

|

Z. 259

93--94

PL

Mikrofalowy moduł plazmowy (MMP) służy do produkcji wodoru poprzez reforming węglowodorów. W pracy przedstawiono wyniki optymalizacji transferu energii w MMP o strukturze współosiowej zasilanym falowodem WR 340. W omawianym MMP wyładowanie mikrofalowe powstaje pod ciśnieniem atmosferycznym, a częstotliwość pracy wynosi 2,45 GHz. Omawiany moduł mikrofalowy jest wyposażony w ruchomy zwierak falowodowy, który stanowi element strojący. Optymalizacja prezentowanego MMP polega na obliczeniu wymiarów elementów konstrukcyjnych, które zapewnią minimalny stosunek mocy fali odbitej do mocy fali padającej w płaszczyźnie wejściowej w możliwie najszerszym zakresie zmian położenia zwieraka falowodowego ls. Optymalizacja została przeprowadzona numerycznie za pomocą programu Comsol Multiphysics. Główne elementy konstrukcyjne, które podlegały optymalizacji to długość zwartego odcinka linii współosiowej, średnica wewnętrznego przewodu linii współosiowej oraz wysokość falowodu o obniżonej wysokości. Oprócz sprawności energetycznej pożądane jest, aby kształt charakterystyki strojenia nie zależał od parametrów plazmy, które z kolei zależą od takich czynników jak moc mikrofal absorbowanych, skład i natężenie przepływu gazu roboczego.

EN

Microwave plasma module (MPM) is used for hydrogen production via conversion of hydrocarbons. We present optimization of energy transfer in the waveguide-supplied coaxial-linebased MPM. The MPM operates at atmospheric pressure and frequency of 2.45 GHz. The MPM is terminated with movable plunger which plays the role of the tuning element. Tuning characteristics are defined as the dependence of the PR/PI,i. e. the fraction of the incident microwave power reflected at the MPM input as a function of the position ls of the movable plunger, where PR and PI are power reflected and power incident, respectively. The powers PR and PI are measured in input plane of the MPM. The main purpose of the optimization is to calculate dimensions of some construction elements which ensure the lowest level of PR/PI in widest range of normalized to wavelength movable plunger position (ls/λg). Optimization has been performed using Comsol Multiphysics software. The main construction elements which have been optimized are the length of the shorted coaxial line section, the diameter of the inner conductor of coaxial line and finally the height of the reduced height waveguide section. It is also desired that the shape of the tuning characteristics should be independent of plasma parameters which depend on working gas type, working gas flow rate and power absorbed.

8

Zastosowanie plazmy wyładowania mikrofalowego do produkcji wodoru metodą konwersji węglowodorów

Jasiński M., Nowakowska H., Dors M., Mizeraczyk J.

Prace Instytutu Nafty i Gazu

|

2009

|

nr 162

182-186

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań produkcji wodoru metodą konwersji metanu oraz Freonu C2H2F4 w mikrofalowym generatorze plazmy z dużym przepływem gazu, zasilanym falowodowo. Generator ten dostosowany jest do pracy na częstotliwości 2.45 GHz i mocy mikrofal do 6 kW. Zbadano wpływ (i) obecności elektrody wewnętrznej, (ii) średnicy elektrody zewnętrznej, otaczającej rurę wyładowczą, (iii) średnicy kwarcowej rury wyładowczej na wydajność masową i energetyczną produkcji wodoru oraz na stopień konwersji gazu roboczego. Ponadto zbadano wpływ rodzaju gazu pomocniczego (N2 lub CO2), który można wprowadzać do wyładowania w sposób wirowy. Najlepsze wyniki konwersji metanu (masowa wydajność ok. 900 g[H2]/h, wydajność energetyczna ok. 600 g[H2]/kWh) otrzymano dla generatora bez elektrody wewnętrznej, o średnicy elektrody zewnętrznej 46 mm i średnicy rury wyładowczej 26 mm, gdy gaz roboczy podawano w sposób wirowy. Masowa i energetyczna wydajność produkcji wodoru metodą konwersji Freonu C2H2F4 wynosiła odpowiednio 700 g[H2]/h i 670 g[H2]/kWh.

EN

In this paper, results of hydrogen production via methane and Freon C2H2F4 conversion using high-flow waveguide-based microwave plasma source are presented. The plasma source operates at frequency 2.45 GHz and microwave power up to 6 kW. Influence of (i) internal electrode presence, (ii) the diameter of the external electrode and (iii) the diameter of the quartz discharge tube on the H2 mass yield rate and energetic H2 mass yield have been examined. Additionally, influence of supplementary gas (N2 or CO2) has been checked out. It has been found that the best results of methane conversion (the H2 mass yield rate about 900 g[H2]/h, energetic mass yield about 600 g[H2]/kWh) for the plasma source without the internal electrode, with the external electrode diameter 46 mm, the discharge tube diameter 26 mm and swirl flow of the working gas. The H2 mass yield rate about 700 g[H2]/h and energetic mass yield about 670 g[H2]/kWh for Freon C2H2F4 conversion have been obtained.

9

Mikrovolnovyj istocnik plazmy na osnove avlenia "dvojnogo rezonansa"

Gricinin S. I., Davydov A. M., Kossyj I. A.

Prace Instytutu Nafty i Gazu

|

2009

|

nr 162

164-168

EN

The concept of operation of a new microwave plasma source has been developed. Initial plasma is produced in the form of microwave micro-sparks excited on the metal-dielectric interface. Threshold of such a type of discharges, that have been observed and investigated in the General Physics Institute, is much smaller than for the microwave discharge freely localized in the gas medium. The basis for this source are also two resonance phenomena realization of which leads to the drastic decrease of plasma production threshold and to the generation of dense and hot plasma in a wide pressure range. One of these resonances can be classified as "geometrical" as it is determined by relation between plasma producing elements sizes and wavelength of microwave radiation. The second one - "plasma resonance" - is realized when cyclic microwave frequency coincides with the plasma Langmuir frequency. If density of this nonuniform plasma exceeds "critical" value conditions of nonlinear absorption of microwave energy in a "plasma resonance" region with transformation of it into electron component energy are coming into existence. Flux of energetic electrons and UV-radiation from place of local absorption of microwave energy leads to the formation of plasma "halo" in the volume much grater than the microwave energy release volume. Experimental setup in which "double resonance" conditions are manifested has been installed and put into operation. Microwave energy is transported to the cut dipole located on the quartz substrate. Microwave frequency = 2,45 GHz, pulse duration = 85-90 ms, pick power = 4 kW. Results of first experiments are presented.