双毛细管静电雾化模式试验

采用带有显微变焦镜头的高速摄像技术对不锈钢双毛细管产生的静电雾化现象进行了可视化研究.以无水乙醇和去离子水为雾化介质,采用高速相机以104Hz的拍摄频率记录静电雾化图像,通过对大量图像的离线对比分析,获得了双毛细管静电雾化模式,并与单毛细管静电雾化模式进行对比.试验结果表明:在无水乙醇静电雾化中观察到了滴状、斜滴状、纺锤、锥射流、鞭式射流与多股射流等多种雾化模式,而去离子水静电雾化中存在滴状、斜滴状、纺锤、锥射流以及振荡射流等雾化模式;双毛细管静电雾化中,除电压较低的滴状模式外,其余雾化模式中雾化射流中心线与毛细管轴线之间的呈现出不同的夹角,夹角与雾化模式和流量均有关;不同的雾化模式下,雾滴的粒径分布也有显著差别;在相同的试验范围内,无水乙醇和去离子水的表面张力不同,静电雾化模式不同,无水乙醇能够呈现出更多的雾化模式,雾滴粒径更为细小,射流与雾滴的界面更加光滑.     

双毛细管静电雾化模式演化过程分析

基于高速摄像技术对不锈钢双毛细管产生的静电雾化进行了可视化研究,探讨了液滴分离周期与电压以及雾化模式的关系.结果表明:随着电压的增加,乙醇双毛细管静电雾化过程中依次出现了滴状(倾斜滴状)、纺锤、脉动锥射流、鞭式射流与多股射流等多种雾化模式;雾化射流中心线与毛细管轴线之间的夹角与雾化模式紧密相关,滴状模式下夹角随着电压的...     

带电射流非稳态破碎的可视化试验

采用高速数码相机对毛细管带电射流破碎形态的演化过程进行了可视化研究,探讨了大流量下带电射流破碎的基本形态及射流不稳定破碎模式的转变,分析了物性参数、电压及液体流量对带电射流破碎模式的影响.采用半球形毛细管喷嘴研究锥射流模式向简单射流模式演化的过程,采用普通毛细管喷嘴对比研究去离子水和乙醇的静电简单射流雾化模式.结果表明：在特定电压下,随着流量增加,锥射流模式可以逐渐过渡为简单射流模式;当初始状态为射流时,随着电压增加,大流量下的去离子水静电雾化射流破碎模式主要为曲张不稳定破碎和鞭动不稳定破碎;表面张力较小的无水乙醇更容易产生破碎,还出现了鞭动辅助分叉模式和枝状破碎模式.     

纳米流体静电雾化模式转变的试验

为探讨静电雾化模式的过渡与转变机制,基于显微高速数码摄像技术对纳米流体静电雾化的显微演变过程进行了可视化研究.以不同组份的纳米流体为研究介质,精确捕捉了不同工况下纳米流体显微雾化形态的演变行为,探讨了表面张力、电导率及流量对纳米流体雾化模式转变的影响规律.结果表明:随着纳米流体质量分数的升高,纳米流体的锥射流模式区间逐渐缩小,过渡到锥射流状态的临界电场强度逐渐增大,而电导率的升高使得纳米流体更易过渡到多股射流模式;流量越大,纳米流体的雾化稳定性越不理想,达到相同雾化效果所需的电场强度越高.     

旋杯式静电雾化荷电特性的试验

基于旋杯式离心雾化技术和静电雾化技术在药液喷洒过程中的优势,设计了一种旋杯式静电雾化装置.首先对雾化液滴的荷电性能进行试验研究,然后结合高速数码摄影技术探讨了荷电对雾化机理及特性的影响规律.结果表明:旋杯式静电雾化液滴的荷电性能与旋杯边缘液帽或液丝直径的大小有关,液帽或液丝直径越小,雾化液滴的荷质比及其增长速率越大;We数较低时,滴状分裂模式下,增加荷电电压,滴状分裂模式逐渐向丝状分裂模式转变,雾滴索特尔平均粒径逐渐减小;We数较高时,丝状分裂模式下,增加荷电电压对索特尔平均粒径及雾化过程的影响减弱,能够改善雾滴粒径分布的均匀性.     

不同雾化模式下静电雾化的雾滴特性

对毛细管-环电极配置下的静电雾化进行了试验研究,通过测试雾滴大小,探讨和分析了雾化操作参数对雾滴大小的影响及不同雾化模式下的雾滴直径分布规律．研究表明：充电电压对雾滴大小及直径分布有显著的影响,但在不同雾化模式下,雾滴的大小随电压的变化规律是不同的,雾滴直径分布在不同模式下也呈现不同的分布特点．文中还使用PDA系统对垂直雾化的滴径及滴速进行了在线测试,揭示了不同充电电压下的滴径一滴速特性．     

环电极带电射流雾化特性的研究

研究了液体射流在环电极产生的静电场作用下的雾化特性,建立了环电极空间电位数学表达式,以及带电雾滴直径同充电电压、液体表面张力、动力粘性系数、液流与气流相对速度等参数的关系式.最后根据上述结果设计制作了气流式静电喷头,为静电喷雾技术在大型气流式喷雾机上应用提供了科学依据.     

雾滴荷电特性对其沉积分布及黏附靶标的影响

以风送静电喷雾系统为研究对象,通过在三维坐标系下建立雾滴沉降运动及黏附受力模型,分析了静电喷雾中的荷电特征因素对雾滴沉降、沉积和黏附靶标的影响。通过开展室内树木靶标模拟喷雾试验及雾滴静态接触角和表面张力测试,分析对比了静电喷雾和非静电喷雾条件下雾滴的沉积分布效果及黏附特性。结果表明:雾滴荷电可以增加雾滴的沉降速度,并定向向着靶标运动沉降,靶标正面沉积覆盖率较非静电喷雾平均提高了24个/cm2,而且在靶标背面也有一定数量的沉积,同时静电作用可以减小雾滴与叶片的接触角,减小液滴表面张力,提高雾滴在植株表面的有效沉积率。     

雾滴荷电特性对其沉积分布及黏附靶标的影响

以风送静电喷雾系统为研究对象,通过在三维坐标系下建立雾滴沉降运动及黏附受力模型,分析了静电喷雾中的荷电特征因素对雾滴沉降、沉积和黏附靶标的影响。通过开展室内树木靶标模拟喷雾试验及雾滴静态接触角和表面张力测试,分析对比了静电喷雾和非静电喷雾条件下雾滴的沉积分布效果及黏附特性。结果表明:雾滴荷电可以增加雾滴的沉降速度,并定向向着靶标运动沉降,靶标正面沉积覆盖率较非静电喷雾平均提高了24个/cm2,而且在靶标背面也有一定数量的沉积,同时静电作用可以减小雾滴与叶片的接触角,减小液滴表面张力,提高雾滴在植株表面的有效沉积率。     

荷电喷雾脱硫试验

在模拟烟气流动情况下对荷电雾化特性及喷雾脱硫进行了试验研究,获得了雾滴索太尔直径、雾滴荷质比、喷雾流量密度及不同荷电电压下的烟气脱硫效率等.液体荷电后,表面张力下降,内外压强差增强,雾滴粒径减小,改善了液体的雾化性能,增加了液体与SO2的接触面积,加剧了化学反应;此外电场对液体中存在的离子也可能产生一定的影响,雾滴荷电后其内部Ca2 、Mg2 离子在电场力作用下向表面的运动在一定程度上提高了离子活性,增加了吸收速度,脱硫效率必然得到提高.试验结果表明,在钙硫比为0.8的情况下,荷电比非荷电脱硫效率提高约6%.     

静电场对不同液体介质的雾化效果试验研究

分析了高压静电场中液体在射流区、过渡区和雾化区的运动过程,探讨了荷电液滴雾化的实质,提出射流长度,雾化角和液流浓度分布是描述液体雾化过程和效果的主要参数．采用自行设计和组装的高压静电雾化试验装置,研究了煤油、乳化剂和酒精的雾化过程．试验表明：液滴开始分裂所需要的起始电压与液体的表面张力成正比,表面张力和粘性力越小、电导率越大,液体的雾化效果越好,煤油、乳化剂和酒精分别在40kV,10kV和25kV达到最佳雾化效果．通过静电场对柴油轴对称射流的雾化试验发现,静电场能提高液体的雾化效果,它与采用增大喷射压力所获得的雾化效果大致相同．     

氯化锂对静电纺PVA纳米纤维的拉伸过程的影响

在静电纺丝过程中,如果纺丝液完全绝缘或者使用的电压不够高,静电力就不能克服表面张力,这时无法纺制纤维.在纺丝液中加入适量的盐,可以增加射流的表面电荷,射流在电场中的受力发生改变,使得纤维容易纺出.在聚乙烯醇(PVA)中添加不同质量分数的无机盐氯化锂后,对静电纺丝过程中的纤维形态产生影响.实验结果表明氯化锂显著降低了PVA溶液的表面张力,纺丝过程变得容易,纤维拉伸更显著.实验结果与理论研究的结果十分吻合.     

荷电微粒两相流理论、测试及应用研究通过评审

本课题系高等学校博士学科点专项科研基金资助项目。课题组从理论上对荷电射流在气流作用下的雾化机理、荷电雾滴速度场进行研究,提出并建立带电雾滴直径以及带电雾滴速度与静电喷头结构等参数的数学模型,并用激光多普勒测速技术解决其它测速方法干扰流场的问题,同时验证所建立的带电雾滴速度场的数学模型。课题组还研制86-1型车     

微波加热对无水乙醇表面张力的影响

采用毛细管上升法,针对微波作用对极性液体物理性质的影响,比较在微波加热和传统加热下无水乙醇表面张力随温度变化的不同.研究结果表明,在同一温度条件下,微波加热无水乙醇的表面张力高于传统加热无水乙醇的表面张力.微波增强表面张力的现象为微波非热效应提供直接证据,也为超温沸腾现象给出合理的解释.     

不同雾化条件下静电喷雾沉积效果研究

以静电涂油机中的新型静电喷雾装置为研究对象,采用数值仿真技术来模拟雾滴在不同雾化条件下对目标喷涂物的喷雾轨迹,分析雾滴粒径、荷质比以及喷射间距对静电喷雾沉积效果的影响.结果表明,雾滴粒径相同时,随着雾滴荷质比的增加,雾滴沉积效果明显改善,但同时雾滴跑偏的情况也会增加;在喷射间距和雾滴表面电荷密度一定的情况下,大粒径雾滴的沉积效果较好,小粒径雾滴容易跑偏;对于粒径和荷质比相同的雾滴,喷射间距较大时喷雾沉积效果较差.     

针板电极作用下液体界面不稳定性分析

以去离子水为离散相液体,生物柴油为连续相液体,根据界面应力平衡,建立了针板电极作用下离散相液体的色散方程,分析了支配离散相液体变形破碎的界面波特性.采用显微高速摄像技术,对荷电去离子水在生物柴油中的界面形态变化进行了可视化研究,将去离子水在生物柴油中的破碎模式分为滴状模式、摆动滴状模式及锥-摆动射流模式.试验观察了不同模式中的界面波特征,结果表明:滴状模式下仅有轴对称界面波存在;在摆动滴状模式、锥-摆动射流模式中,轴对称界面波与非轴对称界面波共存;随着荷电电压的增大,轴对称界面波与非轴对称界面波的最优波数均增加;轴对称界面波的最优波数大于非轴对称界面波,但其增长倍率小于非轴对称界面波.     

泰勒锥形成与断裂影响因素

为了研究静电雾化过程中泰勒锥的微观运动过程,文章利用空腔静电雾化装置,研究了不同液体静电雾化过程中泰勒锥的形成与断裂形式,并分析了泰勒锥锥角、长短轴关系、锥体形成与断裂周期等相关参数.结果表明:泰勒锥的形成与断裂分为蓄能和断裂2个阶段.液体的黏度系数和表面张力、放电空间电荷分布、放电场强分布、泰勒锥表面电荷分布等因素,决定了泰勒锥的最终形态及运动周期.其中,放电场强、液体黏度以及表面张力是影响泰勒锥形成与断裂的主要因素.     

“荷电两相湍流理论在病虫害防治技术中的应用”通过鉴定

“荷电两相湍流理论在病虫害防治技术中的应用”是江苏省应用基础科研项目 该项目于 1 999年1 2月 1 1日在我校通过省级鉴定 课题组研究了荷电气液两相湍流射流流场、诱导电场、雾滴电物理特性、雾化特性及对静电喷雾喷洒效果的影响 ,建立了静电喷雾荷电气液两相湍流射流流场的数学模型 并根据基础理论研究的成果开发研制了新型农药静电喷雾车———微量静电喷洒灭蝗车 该机具在新疆草原的蝗虫治理工作中投入使用并取得了良好的效果 ,经济效益显著 ,是目前国内用于灭蝗虫作业的新型大型地面机具 鉴定委员会认为 :该课题的研究成果具有…     

双流体喷嘴荷电雾化特性

针对压力雾化难以雾化高粘度液体的问题,设计了双流体喷嘴,利用气体动能提高雾化效果.以空气、水为介质,对双流体喷嘴进行了试验研究,测量得出了各控制参数间的互相牵制关系,发现了气液流量之间的一般规律.改变气液压力可以有效改变喷量与雾滴粒径以满足不同雾化要求,雾化片孔径的大小对雾化特性的影响很大.电极电压增大,荷质比随之增加,并从理论上进行探索,分析得出了当荷电雾滴荷质比达到分裂极限时,雾滴将进一步破碎雾化.试验表明,该喷嘴具有气耗低,喷量调节范围宽的特点,对高低粘度液体均能有效雾化,荷上静电以后,液滴粒径更加细小、均匀.     

蚊子复眼的防雾原理

蚊子复眼具有超疏水性和防雾功能,主要归功于蚊子复眼具有特殊的微、纳米分级结构。建立了复眼的微、纳米分级结构模型;并从界面疏水稳定性和热力学的角度进行了分析。界面稳定性分析表明蚊子眼微米和纳米级结构可抵抗的最大压力分别为67.2 k Pa和181 k Pa,能够有效地抵御外部雾滴的润湿。对于纳米尺度的小雾滴,由于受尺度和线张力的影响,类Wenzel状态的自由能高于类Cassie状态,因此在雾化过程中总是形成类Cassie状态,并进而形成Cassie状态。由于微米结构特别的半球形状和紧密排列,能够形成锥形疏水毛细管,这一锥形毛细管能够在雾滴长大过程中将雾滴从微结构内部排出,从而实现防雾。蚊子复眼上小尺度的纳米结构是实现防雾的基础和关键。