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...     

毛细管静电雾化模式与力学过程分析

采用带有显微变焦镜头的高速摄像技术对无水乙醇在不锈钢单毛细管产生的静电雾化现象进行了可视化研究.基于毛细管末端形成的弯月面、微射流或雾滴分散形态,获得了无水乙醇的静电雾化模式及其转变过程,典型的雾化模式有滴状、微滴、纺锤、摆动射流、旋转射流、锥射流及多股射流等.通过分析不同雾化模式下微射流与雾滴的受力,探讨了微射流和雾滴的运动形态与雾化模式及受力之间的关系.试验结果表明:毛细管静电雾化模式与电压紧密相关,随着电压的增加,雾化模式逐渐从滴状、纺锤模式过渡为射流及多股射流模式,呈现较为有序的过渡;在不同的雾化模式下,微射流或雾滴受到的重力、电场力、阻力、表面张力及介质电泳力和变形力对微射流形态或雾滴运动轨迹有着不同程度的影响;在较低的电场强度下产生静电雾化过程中,电场力作用较小,重力占主导地位,雾滴在表面张力的作用下呈现球形或椭圆形;在较高的电场强度下产生的静电雾化过程,电场力占主导地位,雾化模式在不同性质电场力的作用下呈现出多样性.     

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.     

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.     

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.     

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.     

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．     

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.     

液-液循环流化床制取流体冰雾化机理实验

对液-液系统射流雾化机理进行了实验研究.通过改变水的喷射速度和非相溶介质的流速,来研究不同条件对雾化的影响,利用高速摄像仪捕捉各种工况下的雾化结果.采用图像处理与数值计算相结合的方法对雾化结果进行了统计整理,对雾化过程中影响雾化液滴平均粒径、射锥高度以及雾化现象的关键因素进行了探讨,并应用Rosin-Rammler分布函数对液滴粒径分布进行了分析.结果表明:每种工况下的雾化液滴粒径存在着离散性,能很好地符合Rosin-Rammler分布规律;当非相溶介质流速保持不变时,雾化液滴统计平均粒径与射锥高度分别在喷射速度为2.3与 3.5m/s时,达到最大值;而在相同的喷射速度下,改变非相溶介质流速所得雾化结果也完全不同.喷射速度以及周围非相溶介质的流速是影响雾化结果的重要因素,合理选择其值对优化雾化性能及控制雾化过程有着重要的意义.     

静电涂油机中涂油质量控制的试验研究

结合液体雾化原理对高压静电场中荷电油液的雾化机理进行了理论分析和试验研究.试验采用ATEST-212激光粒度仪采集雾化油滴粒径,得到了雾滴粒径与电极电压、油液流量之间的确切关系,同时对试验结果进行了理论分析.所得结论有利于改善静电涂油机涂油质量,减少涂油机的出厂调试工作量.     

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.     

喷雾激冷室喷嘴特性及喷嘴选型

设计了3种不同结构的用于喷雾激冷的压力雾化喷嘴,并对其进行优选研究.研究了不同压差对喷嘴流量、雾滴粒径和雾化角的影响,得到3种喷嘴的粒径变化规律.研究结果表明:当压差增大到0.28MPa时,雾滴粒径、雾化角等参数的变化渐趋平缓;当压差较低时,雾滴粒径随喷射距离的增加先减小,后增大;当压差较高时,雾滴粒径随喷射距离的增大...     

空气雾化喷嘴雾化机理及影响因素实验分析

为分析空气雾化喷嘴雾化特性,采用一次雾化和二次多级雾化理论得出影响喷嘴雾化性能的主要因素,设计喷嘴雾化实验分析各因素对喷嘴雾化性能的影响。研究结果表明:空气雾化喷嘴的雾化特性受喷嘴的水流量、气流量、气压和水压影响;水流量随着水压的增大而增大,随着气压增大而减小,气流量随着气压的增大而增大,随着水压增大而减小,气液流量比(Q_g/Q_l)与液气压力比(pl/pg)存在幂函数关系,指数为-1.09;随着喷射距离的增大,一次雾化向二次雾化转变直至雾化结束,对应的雾滴粒径由大变小再变大,随水压的增大,雾滴粒径呈现出"增大—减小"的变化规律,随气压的增大而减小,最佳的液气压力比为0.8～1.0,对应的最佳气液流量比为115～146;雾滴粒径D50与pl/pg存在三次函数关系,由函数关系可知喷嘴雾化后的雾滴粒径理论上的最小值为18.23μm,验证了喷嘴雾化最小粒径的存在,但在实际应用中该最小粒径无法实现。     

高压细水雾喷头流量系数与雾场特性的关系

喷头流量系数是细水雾系统设计喷头选型的关键设计参数之一,其决定细水雾的雾场特性从而直接影响细水雾系统的灭火性能。为了研究高压细水雾喷头流量系数与雾场特性的关系,构建了喷头及喷嘴雾场特性冷态实验平台,实验测量了两种流量系数的喷头(K=1.0,2.5)及其喷嘴的雾滴粒径分布、雾化锥角、雾场强度等雾场特性参数。实验结果表明系数K从1.0增大至2.5,喷嘴及喷头的雾化锥角、雾滴粒径分布及雾场强度都显著增大。     

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     

喷雾对纳米粉尘采集效率的影响

结合射流负压吸气和湍流雾滴冲击纳米粉尘原理,自制出一套纳米粉尘采样装置.对装置的采集原理进行了介绍,考察了雾化、雾化润湿和双雾化系统对纳米粉尘采集效率的影响.研究结果表明:仅雾化系统对纳米粉尘的采集效率为35%左右;被雾化润湿过的纳米粉尘更易被捕获,装置的采集效率能达到53%;而高速紊乱的双喷雾系统对纳米粉尘的采集效率可高达80%.     

喷雾对纳米粉尘采集效率的影响

结合射流负压吸气和湍流雾滴冲击纳米粉尘原理,自制出一套纳米粉尘采样装置.对装置的采集原理进行了介绍,考察了雾化、雾化润湿和双雾化系统对纳米粉尘采集效率的影响.研究结果表明：仅雾化系统对纳米粉尘的采集效率为35%左右;被雾化润湿过的纳米粉尘更易被捕获,装置的采集效率能达到53%;而高速紊乱的双喷雾系统对纳米粉尘的采集效率可高达80%.     

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.     

双空腔电极静电雾化泰勒锥形貌特性

利用空腔针-板放电装置,研究了双空腔电极的泰勒锥形貌,并分析了影响雾化效果的因素.通过软件处理高速相机拍摄的图像,研究了不同电压和分离角度下的泰勒锥形貌、锥长和锥角等参数.结果表明:可以通过弯曲处理来减弱双空腔之间的放电抑制作用.在同等长度下,单空腔电极与双空腔电极相比,双空腔电极的雾化效果与泰勒锥形貌都要更好,且在不同的双空腔电极的分离角下,当分离角为60°时雾化效果最好.故双空腔电极分离角为60°时可作为优化电极.电压为25 kV时双空腔电极形成的泰勒锥形貌最佳.     

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.