水膜放电双氧水制备装置的能量效率调控系统及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了水膜放电双氧水制备装置的能量效率调控系统，包括液源、液体流量检测调节单元、气源、气体流量检测调节单元、水膜放电双氧水制备装置、可编程AC/DC电源、PDM高压激励电源、电参数检测单元、光谱检测单元和数据采集与调控单元。同时也公开了系统调控方法，采用介质阻挡放电原理，且通过电气参数调控，调节最佳放电环境。本发明专利技术可对双氧水制备装置的能量效率进行调控，保证其工作在最佳运行状态。

Energy efficiency regulation system and method for water film discharge hydrogen peroxide preparation plant

The invention discloses an energy efficiency control system for a water film discharge hydrogen peroxide preparation device, including a liquid source, a liquid flow detection and adjustment unit, a gas source, a gas flow detection and adjustment unit, a water film discharge hydrogen peroxide preparation device, a programmable AC/DC power supply, a PDM high voltage excitation power supply, an electrical parameter detection unit, a spectral detection unit and a control unit. Data acquisition and control unit. At the same time, the system control method is also introduced. The principle of dielectric barrier discharge is adopted, and the optimal discharge environment is regulated by electrical parameters. The invention can regulate the energy efficiency of the hydrogen peroxide preparation device and ensure the best operation state of the device.

【技术实现步骤摘要】
水膜放电双氧水制备装置的能量效率调控系统及方法
本专利技术涉及一种水膜放电双氧水制备装置的能量效率调控系统及方法，属于双氧水制备装置

技术介绍
双氧水是一种绿色氧化剂，反应产物无污染，与绝大多数物质都能发生化学反应，具有反应速度快、反应用量小、反应可控的特点，被广泛应用于漂白工业、合成工业、电镀工业、三废处理、食品和医药工业等领域。目前工业上主要采用蒽醌法生产双氧水，生产设备投资大，体积庞大，在生产过程中仍不可避免采用钯、金等贵金属负载催化剂将氢氧根直接合成双氧水，存在着高选择性与高转化率不可兼得等弊端。因此现在急需一种系统能够对双氧水制备装置的能量效率进行调控。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种水膜放电双氧水制备装置的能量效率调控系统及方法。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：水膜放电双氧水制备装置的能量效率调控系统，包括液源、液体流量检测调节单元、气源、气体流量检测调节单元、水膜放电双氧水制备装置、可编程AC/DC电源、PDM高压激励电源、电参数检测单元、光谱检测单元和数据采集与调控单元；水膜放电双氧水制备装置包括水膜产生单元和DBD反应器，水膜产生单元在DBD反应器上产生水膜，DBD反应器产生双氧水；气源的气泵通过气体流量检测调节单元与水膜放电双氧水制备装置的进气口连接，液源的液泵通过液体流量检测调节单元与水膜产生单元连接；数据采集与调控单元分别连接可编程AC/DC电源、PDM高压激励电源、电参数检测单元和光谱检测单元；可编程AC/DC电源还与PDM高压激励电源连接，PDM高压激励电源为DBD反应器供电，电参数检测单元测量DBD反应器的供电电压、放电电流以及积分电压，光谱检测单元测量DBD反应器放电间隙中羟基的相对光谱强度。气体流量监测调节单元包括依次连接的气体流量调节单元和气体流量监测单元，气体流量调节单元连接气泵，气体流量监测单元连接水膜双氧水制备装置。液体检测调节单元包括依次连接的液体流量调节单元和液体流量检测单元，液体流量调节单元连接液泵，液体流量检测单元连接水膜产生单元。水膜产生单元包括水槽，水槽的底部设置有通孔，水槽底部设置有刷子；DBD反应器包括主动轮、薄膜、若干高压电极、若干低压电极和收集槽，高压电极为滚筒结构，主动轮和若干高压电极依次排列，并且与薄膜构成传送带结构，每个高压电极的上方均设置一低压电极，刷子在传送带结构的上层薄膜上刷出水膜，刷水膜的位置位于第一个高压电极上游，收集槽位于传送带结构下方，收集槽一个侧边设置有刮板，刮板与传送带结构的下层薄膜贴靠，将附着的双氧水刮进收集槽。电参数检测单元包括电压衰减器、电压互感器和电流互感器，电压衰减器连接PDM高压激励电源的输出端，测量DBD反应器的供电电压，DBD反应器通过积分电容接地，电压互感器测量积分电容两端的积分电压，电流互感器测量接地回路中的放电电流。还包括压缩机，压缩机的两端分别与水膜放电双氧水制备装置的出气口和气泵连接。水膜放电双氧水制备装置的能量效率调控系统的调控方法，包括以下步骤，初始化；电参数检测单元测量DBD反应器的供电电压、DBD反应器的放电电流以及积分电压；光谱检测单元测量DBD反应器放电间隙中羟基的相对光谱强度；数据采集与调控单元对测量的数据进行采集和计算，进行相对光量子产生能效比评估；调节可编程AC/DC电源输出电压以及供电能量的参数值，使水膜放电双氧水制备装置工作在最佳运行状态，即相对光量子产生能效比最高。相对光量子产生能效比的公式为，其中，Eer为相对光量子产生能效比，I为羟基的相对光谱强度，Em,j为一个调功周期供电的总能量；Em,j＝ndm,jEd,a或者其中，Ed,a为单个供电周期平均能量，为一个调功周期内供电周期个数，为一个调功周期中供电时间的占空比，Ton,j为供电持续时间，Tm,j为单个调功周期，Td,i为单个供电周期，Ed,i为单个供电周期能量。采用牛顿爬山法，调节可编程AC/DC电源输出电压以及供电能量的参数值，使相对光量子产生能效比最高。本专利技术所达到的有益效果：1、本专利技术可对双氧水制备装置的能量效率进行调控，保证其工作在最佳运行状态；2、本专利技术的双氧水制备装置采用水膜放电双氧水制备装置，采用介质阻挡放电(DBD)原理制取双氧水，实现通过氧气和水到产物双氧水收集的全自动生产方式，能够快速制取双氧水。附图说明图1为本专利技术系统整体功能框图；图2为水膜放电双氧水制备装置的结构图；图3为本专利技术系统的整体连接图；图4为衰减器结构示意图；图5为方法的流程图；图6为电参数采集功能框图；图7为功率密度调制电源典型供电波形；图8(a)高压交流电源激励下的供电波形；图8(b)DBD典型李萨如图；图9为放电电流处理子程序图；图10为供电能量计算子程序图；图11为供电周期起始点查找示意图；图12为单个供电周期分离流程；图13为等效参数计算子程序图；图14为相对光量子产生能效比计算子程序图；图15为牛顿爬山法的XX-Eer图；图16为可编程AC/DC电源调节反应器供电电压过程图；图17为PDM高压激励电源输出电压占空比和供电频率控制原理；图18为调功周期控制原理；图19为调功周期控制信号电路图；图20为供电频率调节原理图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。如图1所示，水膜放电双氧水制备装置的能量效率调控系统，包括液源、液体流量检测调节单元、气源、气体流量检测调节单元、压缩机、水膜放电双氧水制备装置、可编程AC/DC电源、PDM高压激励电源、电参数检测单元、光谱检测单元和数据采集与调控单元。液源的液泵通过液体检测调节单元与水膜放电双氧水制备装置连接，气源的气泵通过气体流量监测调节单元与水膜放电双氧水制备装置的进气口连接，压缩机的两端分别与水膜放电双氧水制备装置的出气口和气泵连接，使气体可循环利用，数据采集与调控单元分别连接可编程AC/DC电源、PDM高压激励电源、电参数检测单元和光谱检测单元；可编程AC/DC电源还与PDM高压激励电源连接，PDM高压激励电源为DBD反应器供电，电参数检测单元测量DBD反应器的供电电压、放电电流以及积分电压，光谱检测单元测量DBD反应器放电间隙中羟基的相对光谱强度。上述水膜放电双氧水制备装置如图2所示，包括箱体9，箱体9内设置有水膜产生单元和DBD反应器，水膜产生单元在DBD反应器上产生水膜，DBD反应器产生双氧水。DBD反应器包括主动轮2、薄膜3、若干高压电极4、若干低压电极6和收集槽，高压电极4为滚筒结构，高压电极4上套上一层绝缘套作为放电介质层，材料可为聚四氟乙烯、橡胶等，主动轮2和若干高压电极4依次排列，并且与薄膜3构成传送带结构，每个高压电极4的上方均设置一低压电极6，低压电极6为条状，收集槽5一个侧边设置有刮板，刮板与传送带结构的下层薄膜3贴靠，将附着的双氧水刮进收集槽5。水膜产生单元包括水槽1，水槽1的底部设置有通孔，孔径大小一般以0.5mm—2.5mm为宜，水槽1底部设置有刷子8，刷子8在传送带结构的上层薄膜3上刷出水膜，刷水膜的位置位于第一个高压电极4上游，水槽1中的液体沿通孔流出，顺着刷子8流至薄膜3，随着薄膜3的移动形成水膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.水膜放电双氧水制备装置的能量效率调控系统，其特征在于：包括液源、液体流量检测调节单元、气源、气体流量检测调节单元、水膜放电双氧水制备装置、可编程AC/DC电源、PDM高压激励电源、电参数检测单元、光谱检测单元和数据采集与调控单元；水膜放电双氧水制备装置包括水膜产生单元和DBD反应器，水膜产生单元在DBD反应器上产生水膜，DBD反应器产生双氧水；气源的气泵通过气体流量检测调节单元与水膜放电双氧水制备装置的进气口连接，液源的液泵通过液体流量检测调节单元与水膜产生单元连接；数据采集与调控单元分别连接可编程AC/DC电源、PDM高压激励电源、电参数检测单元和光谱检测单元；可编程AC/DC电源还与PDM高压激励电源连接，PDM高压激励电源为DBD反应器供电，电参数检测单元测量DBD反应器的供电电压、放电电流以及积分电压，光谱检测单元测量DBD反应器放电间隙中羟基的相对光谱强度。

【技术特征摘要】
1.水膜放电双氧水制备装置的能量效率调控系统，其特征在于：包括液源、液体流量检测调节单元、气源、气体流量检测调节单元、水膜放电双氧水制备装置、可编程AC/DC电源、PDM高压激励电源、电参数检测单元、光谱检测单元和数据采集与调控单元；水膜放电双氧水制备装置包括水膜产生单元和DBD反应器，水膜产生单元在DBD反应器上产生水膜，DBD反应器产生双氧水；气源的气泵通过气体流量检测调节单元与水膜放电双氧水制备装置的进气口连接，液源的液泵通过液体流量检测调节单元与水膜产生单元连接；数据采集与调控单元分别连接可编程AC/DC电源、PDM高压激励电源、电参数检测单元和光谱检测单元；可编程AC/DC电源还与PDM高压激励电源连接，PDM高压激励电源为DBD反应器供电，电参数检测单元测量DBD反应器的供电电压、放电电流以及积分电压，光谱检测单元测量DBD反应器放电间隙中羟基的相对光谱强度。2.根据权利要求1所述的水膜放电双氧水制备装置的能量效率调控系统，其特征在于：气体流量监测调节单元包括依次连接的气体流量调节单元和气体流量监测单元，气体流量调节单元连接气泵，气体流量监测单元连接水膜双氧水制备装置。3.根据权利要求1所述的水膜放电双氧水制备装置的能量效率调控系统，其特征在于：液体检测调节单元包括依次连接的液体流量调节单元和液体流量检测单元，液体流量调节单元连接液泵，液体流量检测单元连接水膜产生单元。4.根据权利要求3所述的水膜放电双氧水制备装置的能量效率调控系统，其特征在于：水膜产生单元包括水槽，水槽的底部设置有通孔，水槽底部设置有刷子；DBD反应器包括主动轮、薄膜、若干高压电极、若干低压电极和收集槽，高压电极为滚筒结构，主动轮和若干高压电极依次排列，并且与薄膜构成传送带结构，每个高压电极的上方均设置一低压电极，刷子在传送带结构的上层薄膜上刷出水膜，刷水膜的位置位于第一个高压电极上游，收集槽位于传送带结...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈秉岩，戚家程，刘昌裕，甘育麟，朱昌平，苏巍，蒋永锋，田泽，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：发明
国别省市：江苏,32