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。

离子风与来流对平板协同散热的实验研究

研究有来流情况下线电极、针电极和针环电极对平板散热的散热效果,考察不同电极间距下,来流风速、外施电压对散热性能和能耗的影响,并对3种形式电极进行比较。实验结果表明,风速小于1.5m/s的来流与离子风同时作用时,一方面离子风能够在加热平板表面引起局部湍流,提高局部换热能力;另一方面来流将热量及时运输走,进一步增强换热,二者协同可以使换热系数达到60W/(m^2·℃)以上,是自然对流散热的3.5~4.5倍。与线电极和针电极相比,针环电极结构的散热器散热效果更好,并且能耗相对更低,其原因在于针环电极的高压环能够增强放电电极到接地平板之间的体积力大小,有利于增强离子风的换热效果。

均匀电场和极不均匀电场对水蒸发的影响

利用水体为接地电极,在水面上方设置网电极和线电极并施加高电压,以观察均匀电 场和极不均匀电场对水蒸发的影响。研究结果表明:利用网电极产生垂直水面的均匀电场可以促 进水蒸发。利用线电极可产生极不均匀电场,水面上电场方向竖直向下,同时线电极表面会产生 放电。当外施电压较低,线电极表面放电较弱时,放电产生的空间电荷携带水分子回到水面,产 生抑制蒸发的效果。随着外施电压的增加,线电极表面放电强度增加,离子风开始发展,增加了 水面上空气的对流,明显促进水的蒸发。与仅施加电场相比,利用线电极产生离子风促进蒸发的 效果更加显著。本文利用热力学理论对该实验现象和原理进行了解释。

基于离子风原理的冷却塔收水装置实验及设计

采用大型湿式逆流冷却塔的火电厂,冷却塔耗水量占全厂总耗水量的65%~75%,但目前普遍使用的传统节水装置仅能回收利用极少部分水损失。本文研究了采用离子风原理从冷却塔水汽中回收水的可行性。在实验室建立了冷却塔水汽回收的模拟实验装置,对一个多线-筒式收水单元的水回收率和电损耗开展了测试,研究了电压、放电电极形式、电极高度和接地电极材料等参数对于水回收率的影响。优化参数后在实验室中实现了90%以上的水回收率,平均每度电可以回收1.13 t水。根据实验得出的优化参数,提出了一种蜂巢式的收水装置概念。该装置经济效益和环保效益显著,具有一定的推广价值。

纳秒级前沿PFN-MARX发生器充放电特性

为了改善脉冲形成网络(PFN)-Marx发生器的输出波形,得到前沿较短、纹波因数尽可能小的输出波形,对单级PFN的特性进了仿真研究,包括PFN中末端电容、末端电感、PFN的阻抗等因素对单级PFN的输出波形的影响;建立了PFN-Marx发生器的整体仿真模型,并对采用耦合电感作为隔离电感和采用分立电感作为隔离电感进行了仿真研究。研究表明:采用耦合电感作为隔离电感可以使各级PFN的充电波形更加一致,效果更好。搭建了一个小型的PFN-Marx发生器,并研究了PFN-Marx发生器中气体开关在不同气压下导通时输出波形的差异,结果表明,升高气压有利于减小PFN-Marx发生器输出波形的前沿持续时间。