摘要：循环冷却水中的微藻繁殖会造成微生物污垢滋生,可采用电磁脉冲进行灭藻。为此,首先提出了一种基于Marx发生器和H桥固态调制器的高压脉冲源拓扑,并研制了一台多参数可调高压脉冲发生器,输出的方波脉冲的脉冲频率为1~1 000 s-1,脉冲电压0~6 k V,脉宽1~5μs,最大瞬时输出电流为12 A。同时,针对电场强度、脉宽、频率和处理时间这4个参量设计了正交实验方案,开展脉冲电场对蛋白核小球藻和铜绿微囊藻的灭藻实验。结果表明,脉冲电场处理对微藻生长具有显著抑制作用,且电场强度为抑制实验微藻生长的最重要因素,提高电场强度可以显著增强对微藻生长的抑制效果。此外,正交设计方案有助于以少量实验频次推测获得最佳的电磁脉冲处理参数,实验证实此脉冲源的最佳电参数组合分别为5 k V、5μs、800 Hz、5 min和5 k V、5μs、800 Hz、10 min,对应的藻细胞密度下降率分别为86.2%和94.1%。

摘要：为了进一步增大细胞跨膜电位峰值,提高脉冲电场电穿孔效率,基于相关文献中球形单细胞多层介电模型的细胞跨膜电位计算方法,分析了实际RC指数衰减脉冲上升沿时间对细胞跨膜电位的影响。通过Matlab软件对细胞跨膜电位的传递函数频率响应进行了仿真分析,结果表明:不同频段的电场对细胞跨膜电位的影响不同。建立了一种改进的RC指数衰减脉冲模型,并进行了仿真计算,结果表明:脉冲电场上升沿时间对细胞跨膜电位有很大影响:上升沿时间越小,频率响应就越高,减小上升沿时间可以提高细胞跨膜电位峰值。仿真结论对改进脉冲电场发生电路的结构和参数设计,以增大细胞跨膜电位峰值并提高电穿孔效率提供了理论依据。

摘要：处理腔是高频电磁水处理器的重要组成部件,为了确定何种处理腔结构对高频电磁阻垢除垢具有更佳的效果,利用准静态学方法对2种常见的处理腔即同轴式处理腔和螺线管式处理腔进行了电磁场分析,得到了同轴式处理腔主导场为电场、螺线管式处理腔主导场为磁场的结论;利用Ansoft Maxwell软件建立了有限元模型,仿真分析其内部的电磁场能量的分布,仿真分析表明:当施加相同的激励源并处理相同体积的水时,同轴式处理腔内的电磁能量大于螺线管式处理腔;最后,设计了一套高频电磁阻垢除垢系统和微型循环水系统,并自行配兑钙离子浓度为5mmol/L的碳酸钙溶液进行了实验研究,检测了溶液中电导率和生成的晶体形态,并用挂片法测定了阻垢率。实验结果表明:2种处理腔都有一定的阻垢效果,但同轴式处理腔的阻垢效果明显优于螺线管式处理腔。

摘要：为了研究指数脉冲电场对细菌的杀灭情况,设计了一种以单片机控制的简单指数脉冲发生器,以5级Marx电路为基础,采用二极管单向隔离和电感隔离充电电源的指数脉冲功率发生装置,能够实时控制脉冲输出电压和频率。通过计算得出了各个元器件参数,采用有效的原件布局以减小回路电感,实验证明最终脉冲输出幅值达到3 000 V以上、脉宽在20 ms内、长期稳定工作频率达到50 Hz、电压和频率可调的指数脉冲波形。所设计的电源能够有效地应用到后期的实验中。