感应荷电喷雾荷电性能与喷雾特性试验研究

荷电喷雾技术是一种利用静电作用控制液滴运动来改善喷雾特性的手段,它的效果受到喷雾荷电性能的直接影响。为此,从水雾感应荷电理论出发,建立雾滴群荷电量的理论公式,通过试验研究电极参数对雾滴荷电性能的影响,并测试了喷雾特性。结果表明:1)最佳极间距与液膜破碎长度有关,完全破碎前荷质比随极间距增加而增加,完全破碎后荷质比随极间距增加而减小,荷电性能随电极环直径减小而增大;2)荷电喷雾能提高药液在目标物表面和背部的沉积量,同时改善均匀性;3)雾滴粒径在静电力作用下逐步减小,分布趋于均匀。     

感应荷电喷雾静电场与荷电特性分析

感应荷电喷雾静电场的特性是感应荷电喷雾流场与静电场耦合计算的基础,也是荷电喷雾技术基础理论研究的关键之一。为了了解喷雾静电场中环状电极的感应静电场分布特性,在感应荷电机理分析和静电场物理模型建立的基础上,通过将商用FLUENT计算功能的扩展,对感应荷电喷雾中喷嘴与环状电极静电场进行数值模拟,并对静电场分布特性进行分析,结合感应荷电机理,明确感应静电场分布对喷雾液滴荷电效果的影响,从而可以通过改变静电场的分布特性改善液滴荷电质量。计算结果表明:随着充电电压的增加或电极间距的减小,电极处电场强度增强,尤其是喷嘴电极处增幅明显;电场强度沿轴向衰减迅速,故拥有高场强的电极及其附近区域是液滴感应荷电的关键,研究结论与有关试验结果相符合。因此,较高充电电压或较小电极间距(10mm以下)情况下的喷嘴与环形电极的静电场分布有利于获得较好的荷电效果和喷雾质量。     

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...     

蒸汽喷雾不同荷电方式的荷电特性与静电场研究

为研究蒸汽喷雾的荷电特性和静电场特性,对饱和蒸汽喷雾分别展开3种荷电方式实验：电晕荷电、感应荷电和接触荷电。以针–板电极、环电极和针–环电极这3种电极结构作为研究对象,对充电电压、电极间距和电极位置对喷雾的荷质比和静电场的影响展开研究。结果表明：随着充电电压增加,对针–板电极,液滴受到电晕放电和离子风促进蒸发的共同作用,喷雾的荷质比先增加后降低;对环电极,喷雾荷质比先增加后降低;对针–环电极,喷雾荷质比单调增长。减小电极间距、增加电极与喷嘴距离可有效增加喷雾的荷质比;充电电压为负极性时荷电效率更高,相同充电电压下接触荷电产生喷雾荷质比和静电场均高于其他两种荷电方式,最大荷质比为1.61 mC/kg,喷雾产生的静电场由荷电液滴与液滴蒸发后向四周迁移的离子共同产生。     

负高压电晕荷电喷雾沉积特性

荷电喷雾技术是为提高靶标的农药沉积附着作用、减少农药污染而提出的一项新技术,为探讨其沉积特性,运用模拟植株法,分别采用比色称重和玻片计数手段对负高压荷电喷雾靶标的药液沉积附着效果进行实验研究,并与非荷电常规喷雾状态进行对比分析。结果表明,在相同试验条件下,负高压荷电喷雾的液滴雾化性、均匀性、穿透性和附着性均较非荷电常规喷雾有明显提高,靶标的药液沉积量可提高10%～30%,沉积密度可提高1～2倍;液滴在靶标各个部位,尤其是叶片背面及中下层叶片上的分布特性大为改善;理想荷电喷雾电压为18～20kV。     

高压脉冲负电晕荷电喷雾试验研究

为减少化学农药带来的污染,采用了荷电喷雾新技术。首先对负高压脉冲电晕荷电机理进行了理论分析,再用网状目标法通过调节电压、极距、电极直径、电极数目等参数进行电晕荷电试验,比较各因素对电晕放电伏-安特性影响及荷电后雾化效果;测量不同电压下雾滴的索太尔直径;并用高速摄影拍摄雾滴带电射流破碎时的状态,得到射流破碎时的雾滴形状。理论分析和试验结果表明,电压越高,雾滴谱较窄,雾滴粒径变细,均匀度越高;揭示了不同影响因素下的雾滴荷电特性,为负高压脉冲电晕荷电喷雾技术的应用和设计提供了理论基础和试验数据。     

蒸发过程中液滴荷电情况分析

为了研究温度场引起的蒸发传质对荷电二次雾化的影响,采用蒸发模型及临界荷质比公式对液滴的不同温度条件下的稳态温度及其临界荷质比变化进行了计算,获得了液滴的稳态温度值的变化趋势及其寿命范围内蒸发作用下的临界荷质比。研究结果表明:不同初始表面温度的液滴处于相同的环境温度时,稳态温度最终会趋于一致,且初始表面温度越高,非稳态蒸发过程越短;初始表面温度一定的液滴处于不同的环境温度时,稳态温度随环境温度的升高而升高,且环境温度越高,非稳态蒸发过程越短;液滴初始粒径及环境温度一定,液滴的初始表面温度接近稳态温度时,破碎所需要的临界荷质比最小,且临界荷质比在初始表面温度在高于稳态温度时较初始表面温度低于稳态温度时要大;液滴的初始粒径和初始表面温度一定时,破碎所需要的临界荷质比随环境温度的升高而升高。     

不同电场中细颗粒物的荷电特性研究

为了研究细颗粒物在直流电晕放电和脉冲电晕放电条件下的不同荷电特性,采用静电低压撞击器分别测试直流电场和脉冲电场中不同电压条件下的单个颗粒平均荷电量,并与理论计算结果进行对比,结果表明:在直流电晕放电中细颗粒物直径小于0.2μm时主要以扩散荷电为主,大于0.2μm时主要以场致荷电为主;在脉冲电晕放电中细颗粒物主要通过自由电子和离子的迁移扩散进行荷电,最终小粒径段颗粒物荷正电且荷电量非常少,大粒径段颗粒物荷负电;在相同的线板式反应器中,脉冲电场可以比直流电场施加更高的峰值电压,加剧带电粒子与颗粒物之间的碰撞荷电,最终提高颗粒物的荷电量。     

影响干荷电放电特性要素分析

本文就干荷电正极板贮存期间产生钝化的形成条件和机理进行了分析实验,证明钝化的形成主要是极板中含有残留酸和水的存在,在正极极活性物质与板栅间发生微电池反应,结果在活性物质与板栅结合界面形成PbSO4薄层导致极板内阻升高所致。     

等离子体射流雾滴的荷电特性研究

为了从理论上探讨等离子体荷电过程出现的瞬时不稳定和突变现象,在高压电场下用网状目标法测量雾滴群体电流,用荷质比评价雾滴的荷电效果,试验研究了电晕产生的等离子体射流喷雾荷电过程。电极间气体电离过程的伏安特性分析、荷电过程的电学模型理论分析和试验结果表明:等离子体荷电喷雾产生的突变现象是极间气体电离,阻抗变化,从而引起极间电压降低,电流(荷质比)增大,是等离子荷电过程的固有特性;等离子体荷电喷雾雾滴的荷质比与荷电电压间存在线性关系,其荷电效果受电极的结构形式和尺寸、极间气体介质的厚度、雾化液体的介电性能及喷头和喷雾参数等因素的影响;安全高效的荷电电压要高于起晕电压,宜为15-20 kV。     

脱硫废水旋转喷雾蒸发特性实验研究

脱硫废水旋转喷雾干燥技术是一种利用热烟气蒸发脱硫废水的零排放技术。开展了不同悬浮物（SS）含量的脱硫废水原水以及经浓缩的高盐废水的蒸发实验,采用可视化手段观察了脱硫废水在干燥塔内的蒸发特性,考察了脱硫废水喷雾蒸发过程中停留时间、进口烟气温度、气液比对蒸发特性的影响。结果表明,旋转喷雾蒸发工艺对高盐、高SS含量等复杂脱硫废水组分具有较佳的适应性;脱硫废水从旋转雾化器喷出后迅速蒸发,主蒸发区在雾化盘下方0.75~1.00 m区域内;随后是蒸发析出的未干盐分及未完全蒸发的废水液滴进一步蒸干至含水率低于2 %;烟气在喷雾干燥塔内的停留时间需要维持在20 s以上才能保证塔出口灰分含水率低于2 %;入口烟气温度越高,其塔底及塔出口的灰分含水率越低,在气液比为12 000 m³/m³（标准状态）的废水工况下,入口烟温为280 ℃时已经难以保证废水液滴良好蒸发;在入口烟气温度为340 ℃、气液比大于10 000 m³/m³（标准状态）时,塔底灰分含水率小于2%,蒸发效果良好。     

低浓度石灰浆雾滴荷电特性的试验研究

为深入探索石灰浆液荷电雾化脱硫的机理,对石灰浆雾滴荷电特性进行了研究。通过石灰浆雾滴荷质比、喷雾场的测试和机理分析表明:石灰浆雾滴的荷电效果与浆液流量、雾化角、充电装置结构参数、充电电压等诸多因素有关;荷质比随浆液流量、雾化角的增大而增大,但雾化角进入稳定值后继续增大流量对提高荷质比的作用不明显;电极放电电压随喷嘴与电极距离、名义雾化角和流量的增大而减小;在本试验条件下,流量<45 L/h时存在最佳电压值,约为11 kV,流量>45 L/h时荷电电压值宜控制在约12 kV;石灰浆雾滴荷电能有效地使雾滴细化而且分布趋向均匀。     

水煤浆雾滴群荷电特性的试验研究

利用针管–环状电极配置的微喷射流静电雾化系统对水煤浆雾滴群的荷电特性进行了试验研究,以雾滴群的荷质比作为衡量其荷电效果的指标,采用网状目标法获得了高压静电场强度、水煤浆电导率以及射流流量对水煤浆雾滴群荷电特性的影响规律。试验中发现充电电极在正向加压及逆向减压的情况下,水煤浆雾滴群表现出两种不同的荷电规律, 除起止电压之外,雾滴群在正向加压过程的荷质比均不同程度略小于同等条件下逆向减压过程的荷质比。研究还表明：环状充电电极加载25 kV以内的电压已经能使水煤浆射流在静电场以感应荷电方式有效充电,达到静电雾化的条件;相对高的感应场强、液体电导率以及较低的射流量能够使雾滴群获得较高的荷质比。     

电极参数影响射流喷雾荷电量的试验研究

为研究环形电极直径及其相对于喷头的布置方式对雾滴荷电效果的影响,在TR80-02C圆锥雾喷头上,采用5种不同直径的环形电极和5种安装位置进行全因素射流荷电喷雾试验,用网状目标法测量群体雾滴的荷电电流、总质量和试验时间,用荷质比来评价雾滴的感应荷电性能。详细分析荷电电压、电极环直径和安装位置对雾滴荷质比的影响,并在理论上对其显示的特性和机理给出科学的解析。试验结果表明:荷电量随作用于电极上的荷电电压提高而增大;电极环直径增大,雾滴的荷电量反而减小;电极安装位置沿喷射方向前移,其雾滴荷电量增大;荷电量与电极环直径和安装位置间存在线性关系。通过进一步分析,构建了荷电系数与电极参数和位置关系的经验公式,该公式可用于计算和预测感应电极荷电量,为电极参数与静电喷头的合理设计提供科学依据。     

双流体雾化荷电特性试验

为了有效改善石灰浆喷雾烟气脱硫中的浆液雾化,提高烟气脱硫效率,在引入双流体静电喷雾技术中,建立了环形电极的感应荷电的数学模型,计算了电极诱导的电位;采用目标网状法设计了雾滴荷质比Aq的测定装置,测量了不同浆液质量分数w(slurry)、气体流量Qg、液体流量Ql、荷电电压Uq下雾滴的Aq。结果表明,Aq随着Uq的增大而增加;在同一Uq下,Ql增大则Aq变小,Qg增加则Aq增大。随着w(slurry)的增大,Aq呈现下降趋势,在w(slurry)>1.0%时,Aq变化不明显。     

考虑网—荷交互影响的电窑炉谐波发射特性研究

以电窑炉为代表的电能替代产品规模化接入电网,引起配电网谐波含量超标等一系列电能质量问题亟待解决。本文首先根据实际调研结果阐述了电窑炉系统的工作原理,通过对比理论分析结果和实际测试数据得到两者谐波发射特性的差异,并结合仿真模型从网-荷交互影响的角度探究了差异存在的原因。在上述模型的基础上,研究了理想工况、背景谐波和系统三相不平衡3个方面对电窑炉谐波发生量的影响,最后总结出网-荷交互影响下电窑炉的谐波发射特性,对电能替代项目的深入研究具有一定的借鉴意义。     

湿度对悬浮液滴荷电特性及离子流场特性的影响

为了明确湿度对高压直流导线离子流场的影响,在人工气候室中使用同轴圆柱电极电晕放电实验平台对不同湿度条件下正极性高压直流导线的离子流场进行测量,分析湿度对正极性导线离子流场的影响规律,通过引入用于表征悬浮液滴荷电能力大小的参数,计算不同湿度条件下悬浮液滴的荷电特性和电场分量。计算结果表明：相对湿度小于60%和大于等于60%环境下离子流场中悬浮液滴荷电特性不同,相对湿度小于60%时,悬浮液滴荷电能力较弱且几乎不随湿度发生变化,空间电荷以离子为主,荷电液滴对离子流场影响较小,导线电晕放电特性和离子迁移率随湿度变化是影响离子流场的主要因素;相对湿度大于等于60%时,悬浮液滴荷电能力随湿度线性增大,悬浮液滴空间电荷密度迅速增加,荷电悬浮液滴成为影响离子流场的主要因素之一。