荷电液滴群捕集非均匀粒径颗粒物的数值模拟

针对荷电液滴群捕集颗粒物过程中系统参数对捕集效率的影响,基于计算流体力学-离散元法(CFD-DEM),数值模拟了荷电液滴群捕集非均匀粒径颗粒物。结果表明：在库仑斥力影响下,液滴群运动过程中不断向外扩展,颗粒物聚集形态不断变化。静电沉积占主导地位时,捕集效率对液滴间距不敏感,液滴间距可以认为是喷雾密度,即除尘效率受喷雾密度影响较小;增大液滴荷电量提升的捕集效率主要来自对粒径小于5μm颗粒物的捕集;液滴粒径对捕集效率的影响较小;液滴速度对单位时间捕集效率影响较小,但降低液滴速度可以延长其扫掠时间,从而提升捕集效率。     

高压静电场中水煤浆射流雾化的雾滴特性

为探讨水煤浆在高压静电场中雾化的雾滴特性,采用针管-环电极配制的静电雾化系统,通过测量在不同的雾化操作参数下,雾滴的荷质比大小以及直径的大小和分布规律,深入分析了不同的射流雾化模式下,充电电压以及射流流量对水煤浆雾滴特性的影响。研究表明,充电电压在5—15 kV时,荷电射流呈稳定多股射流雾化模式,随充电电压的不断增加,雾滴的粒径有规律地减小,不同粒径的雾滴频数逐渐趋于均匀,粒径分布谱略有拓宽,该特性对于提高水煤浆燃烧稳定性及燃烧效率具有重要的工程应用价值。     

乙醇在微尺度单电极燃烧器内的雾化与燃烧

采用荷电喷雾燃烧技术是促进微尺度下液体燃料稳定燃烧的重要方法。使用乙醇为燃料,在新型结构的喷嘴内径为0.8 mm微尺度单电极燃烧器内,进行了荷电雾化与燃烧特性的实验研究。结果表明:荷电雾化会随喷嘴电压升高而出现4种模式,对应的荷质比在脉动模式下最低,到达锥-射流模式后出现跃升,在锥-射流模式下最为稳定。荷电雾化后的乙醇在燃烧器网格处稳定燃烧,火焰温度随着当量比增大先上升后下降。火焰温度在当量比=1.0时达到最高值,且随电压增大而上升。锥-射流模式下,当量比=1.0时,燃烧效率可达89%,燃料转换效率可达90%。稳定的雾化模式以及合适的当量比,对燃烧效果具有较大的改善作用。     

水煤浆气力式静电雾化喷嘴设计及雾化流场形貌

借鉴已有的常规水煤浆气力式雾化喷嘴的研究与应用成果,设计了新型的气力式静电雾化喷嘴。在此基础上搭建了以环电极感应充电方式的水煤浆静电雾化实验台,利用激光粒子成像速度仪(PIV)上的CCD相机对其静电雾化流场的形貌进行实验观察,获取其荷电射流雾化角度随外加电场增加的变化情况;并利用激光粒子动态分析仪(PDA)系统分别获得流场轴线上以及轴线150 mm处横截面的透浆率随环电极电压的变化情况。实验结果表明:在感应电场的作用下,荷电喷雾流场随外加电场的增加而扩展,射流雾化角在42°—65°变化,且随充电电压的上升略呈一定的指数规律增加;水煤浆雾滴在射流轴线附近聚集的现象得以改善,浆滴在雾炬空间的弥散愈加均匀,可在一定程度上解决水煤浆雾炬核心区贫氧燃烧的难题。     

采用高压静电雾化法制备W/O乳化液的实验研究

采用静电雾化方法进行了W/O玉米油乳化液制备的实验研究,在雾化流量2.8~15 mL/min、电极施加电压5.2~11 kV的条件下,用Winner99颗粒图像测试仪测试了所制乳化液的离散相滴径,分析了施加电压及雾化流量对平均滴径及滴径分布的影响. 结果表明,静电雾化法可制备离散相滴径比搅拌法更均匀的乳化液,离散液滴平均滴径约为28 mm且绝大多数液滴直径为20~40 mm,其稳定性明显优于搅拌法所制乳化液. 乳化液离散相滴径与施加电压及雾化流量密切相关,电压增大、雾化电流增大,乳化液离散相滴径急剧减小,滴径分布变窄. 流量增大,单位时间内液滴携带及输运的电量增大,故雾化电流增大;但液滴荷积比随流量增大而减小,故滴径变大,滴径分布变宽. 高电压、低流量有助于获得稳定性更好的乳化液.     

雾化电晕放电烟气净化器放电与荷电的研究

研究了接地极雾化电晕放电的放电机理和荷电机理,说明了当电压一定的情况下,放电电流随流量的变化存在一个最大值,原因可能是影响泰勒锥形成的2个因素随流量的变化向2个相反的方向变化,即流量对线电极的覆盖程度影响泰勒锥数量,而线电极曲率半径影响泰勒锥的形成.另外,分析了流量对荷电效率的影响,通过实验和相关计算总结出了接地极雾化...     

静电喷雾技术理论与应用研究进展

静电喷雾技术为新型农药使用技术,对农药利用率、环境保护以及药液在靶标上的分布等具有重要作用。对静电喷雾的原理与特点,荷电方式,静电雾化,雾滴荷电效果及运行、沉积过程进行了深入阐述,论述了静电喷雾技术、药械的研究进展,提出当前静电喷雾技术理论与应用过程中存在的问题和解决方法,对未来可能的发展趋势进行了展望。     

基于针-环组合电极的静电空气喷涂成膜及转移率的仿真计算

针对静电空气喷涂成膜过程中，荷电气液两相流耦合作用下涂料液滴运动轨迹复杂，使得被喷涂工件成膜特性不明晰，涂料转移率有待提高的迫切需要，提出以环形电极和静电空气喷枪针形电极组合为针-环组合电极的静电喷涂方法。基于电磁流体力学，采用欧拉-拉格朗日法求解气液两相流输运方程和涂料液滴撞击粘附模型，分别以针-环组合电极的环中径和环截面直径为变量，对针-环组合电极静电喷涂过程的喷涂计算域流场和电势进行仿真分析，对涂料粒径分布、涂膜厚度分布及涂料转移率进行计算，并对针形单电极静电喷涂进行实验。结果表明：在采用针-环组合电极进行静电喷涂的情况下，沉积在被喷表面的涂料转移率相比于针形单电极提高了5.04个百分点，环形电极的中径和截面直径与沉积在被喷表面的膜厚和涂料转移率密切相关。当环形电极中径为50 mm，截面直径为6 mm时，针-环组合电极形成的电场不仅有助于改善涂料的雾化效果，令膜厚分布更加均匀，而且有助于调控静电场带电液滴的运动方向，使得空气流场分布沿极针径向扩散减小，令涂料转移率提高。针形单电极喷涂实验中测得的喷涂工件表面涂膜厚度分布与仿真计算一致。     

煤粉电晕荷电特性的单因素实验研究与分析

自行设计煤粉荷电与荷电量测量实验装置,采用线-筒型电极结构及直流正电晕方式荷电,荷电量的测量采用法拉第筒法.实验煤种选取无烟煤和高硫烟煤.通过对荷电电压(15 kV～27 kV)、粒径(63 μm～237 μm)、流速(0.80 m/s～3.21 m/s)、给粉浓度(2.23 kg/m3～22.53 kg/m3)和煤种等主要影响因素与颗粒荷质比之间关系的实验研究,得到煤粉电晕荷电的规律性,为进一步深入探究煤粉荷电本质提供了有价值的参考依据.     

错流旋转碟片超重力场中液滴直径的研究

错流碟片旋转超重力场反应器能够有效强化多相间化学反应,在超重力场中流体流动形式复杂,且液体的分布形态严重影响气液接触。通过条件简化采用因次分析方法建立了错流碟片旋转超重力场中液滴直径变化的数学模型,用三维激光多普勒衍射仪测试液滴的体积-表面积平均直径d32和变化规律。由模型分析和实验测试得出,随碟片转速增加液滴直径减小;随输入液体流量增大液滴直径增大;随入口气体流量增加,碟片空间和壳体空间液滴直径都变小。增加碟片间距液滴直径减小,有利于液体的雾化,减少液滴聚并。壳体空间液滴直径大于碟片空间的液滴直径,有不连续液丝和破碎液膜产生。模型计算和实验测试变化趋势基本一致。     

液液静电雾化特性

对水静电雾化弥散于玉米油的液-液雾化过程进行了实验研究。通过拍照对雾滴形态进行了观察。观察表明,不同电压下液-液雾化会呈现出滴状和云状雾化两种较为典型的雾化形态,在两种形态下液滴具有不同的形貌和运动特点,本文给出了两种雾化形态的出现条件及特征描述。通过Winner99颗粒图像分析仪及雾滴尺寸的分布理论,对不同静电电压下雾滴直径的分布规律进行了定量分析。研究结果表明,液-液静电雾化中雾滴的直径分布服从Rosin-Rammler分布规律。随着电压的升高,雾滴直径分布趋向均匀,雾化细度得到改善。与在空气中雾化有所不同,液-液雾化中雾滴分布的概率密度曲线峰值两边呈现出显著的不对称性,小液滴数尺寸分布较窄而大雾滴数的尺寸分布较宽。随着电压的升高,大雾滴尺寸分布有所变窄,概率密度曲线趋近对称。     

煤粉电晕荷电特性的多因素实验研究

利用高压非均匀电场的作用研究流动煤粉正电晕荷电特性,为能够迅速找到影响煤粉荷质比各因素的最优工艺条件,在前期单因素实验的基础上,确定了荷电电压、粒径和给粉浓度等主要影响因素.采用正交实验法获得荷电电压、粒径和给粉浓度等主要影响因素的最佳工艺条件,并对结果进行方差分析.根据分析结果,对重要因素进行最小二乘回归,得到煤粉荷质比的实验回归公式.     

旋流压力式喷嘴低压喷淋液滴粒径的实验研究

以自来水为喷淋介质,对旋流压力式喷嘴低压喷淋液滴粒径进行了测试,分析了压力、喷孔直径和喷嘴流量对液滴索特平均直径(d_(SMD))的影响规律,研究了旋流压力式喷嘴液滴尺寸的分布规律。采用跨径(K)和均匀度指数(N)来揭示喷嘴低压喷淋质量。实验结果表明,d_(SMD)较大,超过250μm；d_(SMD)随喷孔直径增大而增大,随压力和喷嘴流量增大而减小；喷淋液滴尺寸分布均匀性较好,K小于0．65,N大于4。实验结果可以为旋流压力式喷嘴设计和改进提供重要的实验依据。     

高压静电破乳中离散液滴的动力学分析

考虑乳化液离散液滴的直径分布,对高压直流静电破乳过程中离散液滴的运动进行了理论模拟。模拟及实验结果表明,在高压静电作用下,离散滴液从一侧电极向另一侧电极运动。沿液滴运动方向,液滴浓度逐渐增大,并在电极附近达到最大。随着静电作用时间的延长,电极附近液滴浓度近似呈线性规律增大。在相同的作用时间内,高电压液滴浓度的增长幅度要更大。因此,尽可能提高施加电压要比单纯延长静电作用时间的破乳效果更好。此外,大的液滴运动速度更快,故对于离散相滴径较大的乳化液,破乳效率会更高。     

Numerical Investigation of the Capture of Polydisperse Particles by Charged Droplets

The capture of particles by charged droplets was simulated by considering the electrostatic interactions of droplet-droplet and droplet-particle. The results indicate that the electrostatic repulsion between droplets leads to a dynamic accumulation mode of particles. However, the droplet spacing has an insignificant effect on the capture efficiency when the electrostatic deposition predominates. The increase of droplet charge remarkably improves the capture efficiency, in which the capture of fine particles accounts for the largest proportion. Compared to the droplet charge, the droplet size shows a limited improvement in the capture efficiency. Reducing the droplet velocity prolongs the capture time instead of enhancing the capture capacity per unit time, thereby improving capture efficiency.     

An Electrospray Method Using a Multi‐Capillary Nozzle Emitter

A multi‐capillary nozzle emitter consisting of one metal plate with capillary nozzles and a ring type counter electrode was used as a multi‐electrospray atomizer. The number of capillary nozzles, flow rate of the liquid and the interval between the capillary nozzles were changed, and the droplet diameter and the voltage required for a steady cone‐jet mode were measured. For the multi‐capillary nozzle emitter, the interaction between the capillary nozzles is the important factor for obtaining fine droplets of uniform size. These fine droplets are obtained when there is only a small interaction between the capillary nozzles, and the equations obtained from the single capillary nozzle case are also applicable for the multi‐capillary nozzle emitter. When the number of capillary nozzles decreases (a situation which is not good for obtaining a large amount of droplets) or the interval between the capillary nozzles increases, the interaction between the capillary nozzles can be reduced. As the number of capillary nozzles increase, a higher voltage is required to obtain a fine droplet of uniform size.     

粉煤灰传导感应分选试验研究

为提高粉煤灰的综合利用率,减少资源浪费,利用传导感应电选试验台进行粉煤灰分选试验研究,通过改变极板板型、极板电压、极板间距、颗粒粒径等参数研究分选效果的影响因素,对分选产物进行对比。研究结果表明:凹型电极板的碳分选效果相对优于凸型电极板;精灰烧失量随电压增加呈先上升后降低的趋势;板间距增大会削弱板间电场强度及影响颗粒运动;粒径越小灰的烧失量越低,且不易分选。对分选产物分析表明,对于粒径48μm的粉煤灰分选效果较为理想,而对于细灰的效果则欠佳。分选中精灰烧失量最大可达21.89%,碳回收率最高达53.02%。     

电晕放电在气固流化床内静电控制中的应用

通过冷模实验,对比研究了施加电晕放电前后气固流化床内场强、颗粒荷质比和静电势的变化。实验发现,施加负电晕放电前,场强、颗粒荷质比和静电势均为正值,且随着气速的增大而增大;施加负电晕放电后,场强、颗粒荷质比和静电势均出现不同程度的下降,且下降幅度随着气速的增大而增大,达到平衡静电势所用的时间也随气速的增大而增大。实验结果表明,电晕放电可以用于气固流化床内的静电控制。