旋流喷雾式单重态氧发生器的气液分离初步研究

为解决气液分离问题,提出了粒径可控离心分离的设想,即通过某种雾化技术产生粒径可控的液滴,然后根据液滴的粒径确定气液分离所需要的离心力,在高速旋转的叶片所产生的离心力作用下液滴一边与气流发生反应一边完成气液分离。为验证这一思想,搭建了一台旋流喷雾式单重态氧发生器（TFA-SOG）,并通过计算流体力学模拟和实验对这台TFA-SOG进行了研究。研究结果表明,模拟的气液分离效率与实验的相一致,粒径可控离心分离的设想是可行的。     

射流式单重态氧发生器研究

单重态氧O2 (a1Δg)是迄今唯一能用纯化学反应高效产生的具有长寿命的亚稳激发态分子 .为了考察提出的用两个O2 (1Δ)能量汇集反应生成氧第二单重激发态O2 (b1Σ+ g)以实现近可见短波长化学激光方案的现实性 ,设计和实验了一个氯流量为 3～ 10mmol/s的射流式单重态氧发生器 (JSOG) .考察了三种具有不同孔径和孔数目的喷头、氯气流量和脱水冷阱温度等对JSOG出口的O2 (1Δ)浓度、O2 (1Δ)分压、氯利用率及水蒸气含量的影响 .发现用聚氯乙烯管作冷阱时 ,最佳冷阱介质温度为 - 140～ - 15 0℃ ,对此提出了O2 (1Δ)表面脱活与脱水互相竞争的解释 .在最佳条件下 ,可将O2 (1Δ)气中水分压降低至 4Pa ,这一结果是首次报导     

自发拉曼光谱法测量O2(1Δ)产率中氯气荧光干扰的消除

利用自发拉曼光谱法测量O₂(1Δ)产率的过程中发现O₂(1Δ)和O2(³∑)拉曼光谱上叠加有氯气荧光光谱, 严重影响了O₂(1Δ)产率的测量. 为此,利用气体分子的拉曼光谱具有偏振特性,而荧光光谱没有偏振特性的特点对测量O₂(1Δ)产率的自发拉曼光谱法进行了改进. 实验结果表明,这一改进可有效消除氯气荧光干扰,使单重态氧发生器在氯气利用率为88%时的O₂(1Δ)产率可很容易地被确定为(42.4±7.4)%.     

P2O5和H2SO4射流脱除单重态氧气流中的水汽

为提高化学氧碘激光的性能,用五氧化二磷(P2O5)和硫酸(H2SO4)射流进行了单重态氧气流中的水汽脱除实验。实验结果表明:在约4 kPa压力、20 m/s流速和5 ms停留时间的气流状态下,P2O5和H2SO4射流可将水汽含量分别降低至原来的约1/5和1/16,发烟硫酸甚至可降至约原来的1/90,而且对单重态氧的猝灭很小。P2O5和H2SO4都是极佳的常温射流除水剂。     

改进的红外辐射-量热法测量O2(1△)绝对浓度

对应用于单重态氧发生器 (SOG)O2 (1 △ )绝对浓度测量的红外辐射 量热法从理论和实验两方面进行了改进 ,修正了过去忽略O2 (1 △ )温度变化所造成的系统误差 .此外 ,还详细介绍了在短时间工作的SOG上进行O2 (1△ )绝对浓度测量所必须的自动平衡电桥装置 ,并通过氧气热容的测量检验了它的可靠性 .最后的误差分析表明 ,O2 (1 △ )绝对浓度的相对误差为± 16% ,误差主要来源于光度池红外信号、压力和温度的测量 .     

射流式单重态氧发生器研究

单重态氧O2(a1△g)是迄今唯一能用纯化学反应高效产生的具有长寿命的亚稳激发态分子.为了考察提出的用两个O2(1△)能量汇集反应生成氧第二单重激发态O2(b1∑+g)以实现近可见短波长化学激光方案的现实性,设计和实验了一个氯流量为3～10 mmol/s的射流式单重态氧发生器(JSOG).考察了三种具有不同孔径和孔数目的喷头、氯气流量和脱水冷阱温度等对JSOG出口的O2(1△)浓度、O2(1△)分压、氯利用率及水蒸气含量的影响.发现用聚氯乙烯管作冷阱时,最佳冷阱介质温度为-140～-150℃,对此提出了O2(1△)表面脱活与脱水互相竞争的解释.在最佳条件下,可将O2(1△)气中水分压降低至4 Pa,这一结果是首次报导.     

冷射流方法脱除单重态氧气流中的水汽

为提高化学氧碘激光性能,分别使用-117 ℃乙醇、-110 ℃氟里昂和-45 ℃质量分数为50%过氧化氢冷射流进行单重态氧气流中的水汽脱除实验。实验结果表明:这3种冷射流的除水效果并不显著,乙醇基本上没有任何脱水效果,氟里昂和过氧化氢仅可以将水汽含量分别降低至原来的约1/5和1/4;乙醇和氟里昂因极易挥发而对气流产生严重干扰,并不适合用于除水;只有难挥发的过氧化氢才是合适的候选。