微尺度锥射流雾化模拟分析

为合理选择微型荷电喷雾燃烧器的结构设计和工作参数,基于新设计的微型毛细管电极–环形电极–网格双电极荷电喷雾燃烧器,开展液体燃料乙醇雾化实验研究,得出了稳定的锥–射流雾化工作模式。基于该工作模式,对双电极产生的电场强度进行理论计算,采用数值模拟的方法对流场和电场的耦合场进行分析求解,运用乙醇–空气两相流水平集方法模拟乙醇的流动。在体积流量为1 m L/h、毛细管电压4.19 k V、环形电极电压1 k V时得到了稳定的锥–射流、毛细管附近场强分布和两相流的速度场。经过理论计算得出了乙醇产生雾化的最小体积流量。研究表明:轴向场强和径向场强在锥射流内部均逐渐增大,在锥射流界面达到最大值后逐渐减小。由于射流的外侧速度矢量出现漩涡并沿分界面的切面方向运动,促进了锥射流的形成。当环形电极电压一定时,高于最小体积流量的乙醇在适合的毛细管电压下可得到稳定的锥射流。     

静电喷涂中油液的电晕荷电及雾化试验研究

为了研究静电喷涂过程中油液的电晕荷电特性和雾化现象,利用静电涂油机为试验平台,分析了静电涂油机中梁板电极的电晕放电过程,得到了静电涂油机电晕放电的起晕电压;同时依据静电学原理,给出了液滴在高压静电场中的电晕荷电量和液滴破碎的理论临界场强;结合静电涂油机喷涂试验,从宏观和微观的角度分析了油液的雾化过程。研究表明,随着电压的增大,射流长度总的趋势是减小的,但在不同区域,电压对射流长度的作用不同;雾化角随电压增加而先增大到一定程度后开始减小,最后逐渐趋于稳定;电晕荷电电流随电压的增大而变大;雾滴粒径随电压的增加而减小,当电压在65kV左右时,粒径较小且分布最为均匀,此时油液达到较好的雾化效果。     

大尺度大气压均匀介质阻挡放电等离子体射流的生成特性研究

搭建了一种能够生成大尺度大气压氮气均匀介质阻挡放电等离子体射流的电极结构实验装置。利用电场仿真软件和流体仿真软件研究了该电极结构的电场分布和流场分布;通过实验,分别对放电特性和射流特性进行研究。结果表明：采用厚度不均匀的阻挡介质,有利于在放电间隙中形成产生起始放电的亚毫米间隙,有利于沿电子崩的发展方向形成产生均匀放电的先大后小的电场分布,进而在大气压氮气或空气中实现较大区域的均匀介质阻挡放电。在实验中,利用气流的作用,在大气压氮气中实现了长10 mm、宽15 mm的大尺度等离子体射流。     

水射流雾滴谱试验研究

利用LSA-III型激光粒度测试仪对水射流雾化的雾滴谱随速度和空间变化特性进行了试验研究,得到了雾滴谱液滴直径随速度增加而减小,随速度的增加变得更均匀的结果。雾滴谱的索特尔平均直径从轴心向两侧边缘变小,且上侧比下侧的更小,并随速度和离开喷嘴出口距离的增大,这种变化趋势在减弱。速度为27m/s和35.3m/s时射流雾化实际上处于风生破碎阶段,并由于二次雾化破碎,液滴直径沿轴向减小;速度为93.5m/s和121.6m/s时的射流二次雾化范围很短,并由于碰撞的原因,液滴直径沿轴向增大。     

雾化射流技术在水膜除尘器上的应用

雾化射流技术的关键在于控制水的雾化状态，把雾化和射流两个物理特性的最佳状态控制在１个临界点上，然后利用这一特性进行烟气除尘。就这２个物理特性的应用，大幅度提高了除尘效率，同时，降低了水膜除尘器的改造费用。     

液柱塔雾化特性研究

通过对液柱塔柱状射流液柱雾化特性进行试验研究,发现液滴破碎可以分为凸起变形、扭曲、破碎3个过程.提出液柱雾化过程由撞击雾化和碰壁雾化组成,分析了这两个过程的雾化机理,其中碰壁雾化又分为液滴反弹、扩展和飞溅3个阶段.对雾化高度理论公式进行了修正,修正之后的理论值和实际值基本吻合.     

大气压等离子体助燃DBD激励器放电特性实验研究

等离子体DBD激励器可以在大气压或高于大气压的条件下产生等离子体。激励器的放电特性作为等离子体密度的决定因素,控制着等离子体助燃的作用及其效果。笔者在大气压条件下对不同电极距离、介质层厚度、激励器电极布局下的等离子体气体放电特性进行了实验研究。实验结果表明:可以通过减小介质层厚度、在合适范围内减小电极间距、优化激励器电极布局来提高电场场强、等离子体助然的效果。     

雾化方式对移动空调免排水能力及其性能的影响

现有移动空调中通常利用打水轮的离心雾化作用将冷凝水抛洒至冷凝器高温翅片上,受热蒸发后经排风管排出,但是其雾化能力有限,在高湿工况下仍需进行人工排水。研究提出了一种新的雾化方式（微孔高速射流撞击雾化/喷管雾化）,在高湿工况（t=27℃、RH=90%）下进行了免排水能力及移动空调性能测试,对比了打水轮雾化与微孔高速射流撞击雾化这两种方式对移动空调冷凝水排除能力及制冷系统的影响。结果表明,相较于不打水而言,采用喷管雾化制冷量增加了3.16%（打水轮1.77%）、EER增加了11.70%（打水轮6.62%）,能做到24 h不停机连续运行（打水轮6 h）。因此采用喷管雾化在提升整机能效和免排水能力方面更具优势。     

高温电弧等离子体点火器特性实验研究

等离子体点火器可以产生高温等离子体射流来提高点火效率,点火器的特性决定着等离子体点火的效果。笔者利用建立的实验测量系统,测量了不同点火器电极间距和介质气体流量下等离子体点火器的特性,并对实验结果进行了分析。实验结果表明:电极间距要控制在一定范围内防止维持电压过大而使放电变得困难且放电稳定性降低;点火器极间电流随介质流量的增大逐渐变小;点火器射流长度随介质流量的增大先增大后减小。     

高压静电液体雾化技术

高压静电雾化具有雾滴粒径细小、粒径尺度单一、空间弥散程度广等优点,广泛应用于农牧林业病虫害防治、工业喷涂、燃烧、脱硫除尘及材料薄膜制备等领域。为有效提高燃油燃烧效率、烟气脱硫效率及药剂灭菌效率等,从破碎动力学、不稳定理论及雾化模式等出发对高压静电雾化理论进行了详细的阐述,测试了平口雾化喷嘴在针-环状组合电极下的喷雾特性。获得了雾化角、射程、沉积量分布及雾滴荷质比、索太尔(SMD)平均直径和PIV雾化流场图象等信息,并进行了分析。实验结果表明:高压静电减小了液体的表面张力和粘滞阻力,使液体容易破碎成更为细小的液滴,使雾滴尺寸分布更均匀。雾滴荷电后,带电雾滴在高压静电场的作用下容易发生二次雾化,进一步减小雾滴粒径;同时带电雾滴在电荷之间斥力作用下,弥散程度加大,且能在目标物感应出与本身电荷极性相反的电荷,从而在极化力、引力等作用下更容易被目标物所捕获。     

高压静电雾化雾滴粒径双峰分布概率密度模型

为预测毛细管—环电极配置的高压静电雾化系统下水静电雾化雾滴粒径的分布规律,采用颗粒动态分析仪测试了该系统的雾化雾滴粒径。当环电极电压在15~25 kV之间时,静电雾化模式为泰勒锥射流模式,雾滴粒径呈显著双峰分布规律,对此利用一种可双峰分布的概率密度函数建立了预测该模式下粒径分布规律的统计学模型,并与试验数据对比进行了误差分析,讨论了误差原因。结果表明:随着电压的增加,电场力耦合因素的影响将导致误差增大;在每个电压工况下最大误差均出现在双峰之间的谷值附近,但均<15%,总体上该模型能较好地与试验数据相符。     

Electrostatic atomization of conducting liquids using ACsuperimposed on DC fields

The objective of this study is to investigate the possibility of using electrostatic atomization to produce fine ceramic particles starting from highly conducting ceramic precursor solutions. The work was directed towards carrying out experimental investigation for the production of uniform droplets formed by the breakup of a permanent jet extending from the capillary nozzle. To control the atomization process an AC field (sine wave) was superimposed on a DC field. For given parameters of electrostatic field, capillary diameters, resistivity of liquids, and flowrate, the jet formation and breakup process was investigated. Several regimes were observed to be in synchronization with the applied potentials and frequencies. In these regimes uniform droplets were produced. Optical techniques were employed to study the breakup process     

黏性液体射流雾化粒径的分析及预测

气力式喷嘴黏性液体射流的破碎和雾化是一个复杂的两相流问题,因而难以准确预测其雾化粒径的大小。对两通道外混式气力喷嘴雾化过程进行了研究,然后应用量纲分析的方法建立了胶水溶液雾化粒径的定性表达式,并用最小二乘法对其进行线性拟合,结果表明该公式的拟合效果良好。     

两通道气力式喷嘴雾化特性的研究

通过实验,对气力式两通道喷嘴中圆射流的雾化特性进行研究。研究了喷嘴结构尺寸(气相通道出口收缩形式、气相通道面积及液相通道面积)对雾化粒度SMD的影响,探讨了其内在原因。还研究了液体表面张力及粘度对SMD的影响,并用最小二乘法拟合出SMD与无量纲数Z及We的关系:SMD∝Z0.3920,SMD∝We-1.057。     

Emulsification and Demulsification Processes in Liquid–Liquid System by Electrostatic Atomization Technique

A new electrical emulsification and demulsification apparatus using an electrostatic atomization technique was developed, and the investigation of both processes in a liquid–liquid system was conducted. First, fine water droplets were generated in silicone oil using a nozzle electrode with ac high voltage, and then, a stable water-in-oil (W/O) emulsion was produced without surfactants. The mode of electrostatic atomization and the trajectory of the fine droplets' flow were observed. The diameter of fine droplets and their distributions were measured as a function of the applied voltage and its frequency. Experiments indicated that electrohydrodynamic (EHD) induced liquid flow with water droplets played an important role in the formation of the emulsion. Next, the demulsification of W/O emulsion was carried out by two injections of oppositely charged water droplets, using the method of electrostatic atomization. The test liquid, which was prepared by the electrostatic atomization technique, was maintained in a state of emulsion for a longer time if no electric field was applied. When the positive- and negative-charged droplets were injected into the test liquid, the emulsion, with a dull color, gradually became transparent as time elapsed. The aggregated droplets fell down due to gravity and the EHD flow effect, resulting in the separation of water and oil. It was found that two injections of oppositely charged water droplets were effective for resolving the emulsion.      

A method for suppressing unstable whip of jet in electrospinning

Abstract

Jet whip is the main mechanical factor of fiber becoming nano-scale fiber, and its stability largely determines the stability and quality of spinning. This article analyzes the complex relationship of various forces on the jet, analyzes the motion process of the steady-state jet based on the conservation of momentum, establishes the controls equations, and analyzes the effect of the electrostatic field on the steady-state jet motion. Combining the finite element analysis software COMSOL Multiphysics 5.0 to optimize the electric field. A method space insulator method that is enhanced spatial electric field strength to suppress jet whip is proposed. By introducing a polar polymer as an electrode to enhance the field strength in the space region, the electric field force of the moving jet can be enhanced to eliminate the coupling of other forces other than the electric field force, and the effect of suppressing the unstable whip of the jet is enhanced and improved. The stability and quality of electrospinning is improved.     

提升管内熟石灰浆液雾化脱除烟气中SO2过程

应用非接触在线测量SO2浓度装置，研究了提升管内熟石灰浆液雾化时SO2脱除过程。研制了夹层式抽气热电偶，测得了浆液雾化干燥时烟气温度场分布。结果表明：SO2脱除和浆液干燥过程沿塔高呈先增加后降低的趋势，在距离喷嘴200mm处出现SO2脱除和温度降低份额的最大值。浆液雾化区径向温度呈双峰分布。气液质量比由0.1提高到0.2时脱硫效率提高8%；雾化高度提高。夹层式抽气热电偶适于测量气液两相流场内气体温度，通过测定温度场可以判定浆液蒸发情况，标定不同工况喷嘴雾化状态。     

感应荷电过程中液滴雾化与荷电特性的相互影响

液滴的雾化与荷电特性直接关系到荷电液滴的工业应用效果。为研究感应荷电过程中两者的相互影响关系,在喷水质量流量不变的前提下,通过调节雾化压力改变液滴雾化特性,以网状目标法和粒子动态分析仪（PDA）作为测试方法和手段,系统地进行了液滴雾化与荷电特性相互影响的对比试验,并对荷电过程中的液滴回吸现象进行了研究。结果表明,在感应...