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.     

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增大而增大,纺锤模式下夹角变化较小,射流模式下夹角变化较为剧烈;液滴分离周期与雾化模式相关,在滴状与纺锤模式下,液滴分离周期随电压的增加而线性下降;在脉动与鞭式射流模式下,雾滴分离周期极短;雾化液滴粒径变化较大,在滴状与纺锤模式下雾滴粒径较大,而在连续射流模式下雾滴粒径较小.     

荷电乙醇溶液的稳定多股射流雾化特性研究

利用显微高速摄像和高速粒度分析仪,测量无水乙醇静电雾化在稳定多股射流模式下的液滴尺度信息,获得电邦德数和电韦伯数对不同稳定射流股数下液滴平均粒径和粒径分布的影响及作用规律。研究结果表明：电压开关现象中电邦德数变化对稳定多股射流生成液滴的粒径分布影响甚微。在相同电韦伯数条件下,稳定多股射流雾化模式相较于稳定锥射流模式能生成平均粒径更小且单分散性良好的细小液滴,而随着电韦伯数的增大,这两种雾化模式下生成液滴的平均粒径均线性增大,且电韦伯数的增大有利于提升生成液滴的单分散性。此外,在不同电韦伯数和电邦德数条件下形成稳定多股射流雾化生成雾滴平均粒径的相对标准偏差均小于10%,表明稳定多股射流雾化可以在提高雾化产率的同时保持喷雾液滴良好的单分散性。     

基于单壁碳纳米管的PVA静电纺稳定段射流的拉伸研究

在聚乙烯醇(PVA)溶液中添加不同质量分数的单壁碳纳米管,溶液的性能及其静电纺稳定段射流的拉伸会发生变化.试验表明:单壁碳纳米管的加入可显著提高溶液的黏度和电导率;基于单壁碳纳米管的稳定段射流的半径r与距离泰勒锥顶点不同轴向距离z满足r~z-1/2,该试验结果与纯PVA溶液静电纺稳定段射流的拉伸结果相一致.     

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．     

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.     

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.     

液体旋转和喷射流体的流场分析及其应用

研究液体喷射流体和旋转雾化流体的流场结构.依据Prandtl理论导出半空间自由射流束宽度和射流速度的算式.观察旋动雾化流体流动的工况,通过实验测量自由射流束的宽度张角及旋转雾化流体的参数.文中的研究结果在环境工程治理及工业上得到应用.     

幂律流体撞击式射流破碎特征试验

基于自行搭建的撞击式射流系统,采用高速摄影技术研究了非对称条件下幂律流体黏度对撞击式射流破碎特征的影响规律.结果表明:随着幂律流体黏度的增加,射流破碎模式种类增加;除弓形液线模式外,其余模式开始出现的速度与流体黏度成正比;在射流速度v较低时,破碎长度Lbu与流体黏度成反比;两股不同黏度流体撞击时,Lbu随v呈"双峰模式"且在较高v时与流体黏度成正比;相同黏度撞击时,则呈"单峰模式"且在较高v时Lbu最大;喷雾锥角α随v增加而增大,最后趋于的稳定值与流体黏度成反比;v较高时,α与流体黏度成反比.     

控比环结构对环形射流泵性能的影响

以环形射流泵为研究对象,采用RNG k-ε湍流模型进行稳态计算,研究了不同工况下矩形、梯形和三角形等3种控比环结构对环形射流泵效率及泵内流动的影响.研究结果表明,具有三角形控比环结构的环形射流泵效率最高,其在泵最高效率流量比工况下比具有矩形和梯形控比环结构的环形射流泵效率分别高2.57%和1.64%;在流量比较小的工况中,不同控比环结构的环形射流泵效率相差较小,而随着流量比的增加,不同控比环结构的环形射流泵效率之间的差异也逐渐扩大;在3种控比环结构中,三角形控比环结构对泵内流体轴向流动的阻碍作用最小,工作流体的动能损失也最小.     

PA6/PVA复合纳米纤维的制备及性能研究

采用静电纺丝法制备了PA6/PVA复合纳米纤维.分析了不同质量比的PA6/PVA共混纺丝溶液的粘度、电导率、表面张力,并探讨其静电纺丝效果.采用扫描电镜、红外光谱、表面张力仪等对纳米纤维膜的形貌结构、成分相容性及亲水性能进行表征.结果表明,在纺丝电压为19kV、纺丝距离为20cm、丝液流量为0.2mL/h的条件下,共混溶液质量比为12%∶4%时的静电纺丝所得纤维具有良好的形貌,复合纳米纤维中PA6与PVA具有良好的相容性,并有效地克服了纯纺PVA纳米纤维在水溶液中出现的过度溶胀问题.     

弹簧喷嘴雾化性能试验研究

对弹簧喷嘴进行了雾化性能试验研究,结果表明,射流一开始呈连续的液膜,然后液膜破裂成液线及最终的液滴;随着负荷的增加,弹簧喷嘴雾化锥角逐渐增大;在额定负荷下,弹簧喷嘴的雾化对称性和雾化液滴粒径平均分布情况都较为良好;随着负荷的增加,弹簧喷嘴雾化液滴的索太尔直径、最小直径和最大直径都逐渐增大.     

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.     

荷电射流雾化研究

对荷电射流在电场中的雾化进行了理论分析和试验研究，为静电喷雾、静电喷涂等的各参数选择提供了依据。     

荷电射流雾化研究

对荷电射流在电场中的雾化进行了理论分析和试验研究，为静电喷雾、静电喷涂等的各参数选择提供了依据。     

货油舱用耐蚀钢连续冷却的转变规律

在MMS-300热模拟试验机上测得货油舱用耐蚀钢在不同冷速下的连续冷却膨胀曲线,结合金相-硬度法,研究了该耐蚀钢变形和未变形过冷奥氏体冷却过程中的组织演变,建立了连续冷却转变(CCT)曲线.结果表明,动态CCT曲线较静态CCT曲线明显向左上方移动,提高了奥氏体转变的开始温度;随着冷却速度的增大,显微组织由多边形铁素体、珠光体和少量贝氏体逐渐过渡到针状铁素体、粒状贝氏体,最后为板条贝氏体和马氏体.     

添加纳米NiO对NiFe_2O_4金属陶瓷电导率的影响

研究了添加不同量的纳米NiO对NiFe2O4金属陶瓷电导率的影响.对添加纳米NiO占NiO总量6%-14%的NiFe2O4金属陶瓷试样的电导率进行测试分析,发现试样的电导率随测试温度的升高而增加.当纳米NiO占NiO总量的10%时有最大电导率,测试温度为980℃时的电导率为90.7S/cm.     

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%.