以水溶液为介质的电喷雾模式与荷质比的研究

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通过静电技术与流体力学的耦合,产生高度可控的带电雾滴的过程称为静电雾化(ElectrostaticAtomization)。试验工况不同(如充电电压、液体流量、液体物性等),产生的喷雾现象(模式)以及雾化特性也有所不同。  为了进一步明确试验工况的改变对静电雾化的具体影响规律,本文结合国内外研究学者对静电雾化技术的研究现状,通过选用不同的试验参数,观察到了不同的喷雾现象,并按照射流的几何形状以及破碎机理的不同,对所产生的喷雾现象进行了模式划分。采用Maxwell有限元分析软件对喷针-环形电极所诱导的空间静电场进行了数值模拟,并使用网状目标法对带电雾滴群的荷质比进行了测量。同时,为了研究液体物性对静电雾化特性的影响,本文使用了不同的水溶性液体进行了射流荷电试验,并通过PDA测量系统对比分析了充电电压、溶液物性对雾滴粒径分布的影响规律。试验结果表明:在一定的电压范围内,喷针周围的电场强度随电压升高而升高,溶液也随之雾化为更加细小的带电雾滴;不同的电极配置对应的电场强度有所不同,当环形电极厚度为4mm,内外径分别为10mm,15mm时,电场强度最高,雾滴充电效果最好;溶液物性是影响雾滴尺寸分布的重要因素:在同一荷电条件下,雾滴大小与电导率成正比,与表面张力和粘度成反比。  本文的试验结果可为电极结构的合理设计以及改善静电雾化的效果提供设计基础和理论依据。
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