POM的抗静电化及导电化

介绍实现聚甲醛抗静电化和导电化的主要途径,易发生的问题及解决方法等。

针状电极静电雾化机理与实验研究

为改善微量润滑切削加工中微液滴飞移飘散、切削液利用率低等技术问题,探讨针状电极高压电场对微液滴粒径变化和粒径分布的影响规律。结合润滑剂荷电特性和针状电极电场分布特征建立锥射流雾化模型,并利用数值分析软件对模型进行求解,设计静电雾化效果观测实验以验证针状电极锥射流雾化机理。研究结果表明,雾滴粒径随气压和电压的升高均出现降低的趋势,在0.1 MPa时粒径细化最为明显,总体降低了34.67%,同时分布跨度R.S值降低了20%,实验结果与雾化模型计算值基本符合,三种气压条件下,随着电压升高PM10和PM2.5百分比浓度也有不同程度的降低。因此,高压电场对雾滴粒径具有明显的细化作用,还能明显抑制PM10和PM2.5细小颗粒的产生。

外流体基液类型对纳米流体同轴静电雾化切削的影响研究

在构建同轴静电雾化切削试验平台的基础上,以蓖麻油、大豆油、菜籽油、棕榈油、LB2000及其碳纳米管油基纳米流体为外流体,以去离子水及其碳纳米管水基纳米流体为内流体,分析了不同外流体基液类型下同轴静电雾化荷电性能和复合液滴电润湿性能,研究了外流体基液类型对纳米流体同轴静电雾化切削的切削力和温度的影响。结果表明:LB2000适合作为纳米流体同轴静电雾化切削的外流体基液,可有效减小切削力和降低温度,且以LB2000/水基纳米流体为外/内流体时,减力降温的综合效果最佳。

针-板电极间静电雾化微射流的动力学特性

为实现静电锥射流雾化所产生液滴的粒径、速度及其空间分布特性的可控性,研究了不同雾化基液、施加电压和供应流量下静电射流的动力学特性.通过高速摄影机记录和分析了不同雾化液体在针-板电极作用下的静电雾化瞬态过程.基于大量高速图像的离线分析,获得了不同物性参数下液滴与弯液面之间液丝形态的差异、脉动锥与稳态锥射流等几种典型射流形态以及丙二醇与正辛醇雾化模式存在的参数范围等结果.研究结果表明:锥射流模式下,射流初始喷射速度接近理论值;丙二醇与正辛醇仅能产生曲张不稳定性破碎;射流破碎点位置随时间变化而改变,主要集中于量纲一的破碎长度(射流破碎长度与毛细管喷嘴外径之比)约等于12的位置;当施加电压或液体供应流量过大时,稳态锥射流模式难以保持,逐渐向分叉射流、非稳态多股射流及摆动射流等非稳态模式转变.

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.

静电雾化机理及微量润滑铣削7075铝合金表面质量评价

目的针对传统气动雾化微量润滑雾化性能差、环境气雾浓度高以及参数化可控性差的技术难题,设计了静电雾化微量润滑铣削供给系统。研究了铣刀工件约束界面的气流场并进行了静电雾化微量润滑(Electrostatic Minimum Quantity Lubrication,EMQL)机理分析与7075铝合金铣削表面质量评价。方法通过分析铣刀工件约束界面气流场的分布情况,对气流场中的涡流场速度分布情况进行了理论建模,基于圆周涡流与进入涡流的动力学特征建立了喷嘴最佳射流位姿模型。研究了EMQL的荷电与雾化机理,在此基础上,进行了不同润滑条件下的铣削7075铝合金实验,包括干切削、浇注式、EMQL。测量了不同润滑条件下的铣削力、铣削表面粗糙度(Ra、R_(sm)),此外,对2种参数条件下EMQL获得的加工表面轮廓进行了自相关分析。最后,分析了荷电润滑剂在切削区的微观作用机制。结果在实验铣削参数条件下,进入涡流的诱导半径为0.007 m,最佳位姿参数设定如下:射流点到工件表面的距离l_(z)=9.7 mm,射流点到铣刀边缘的距离l_(y)=11.5 mm,喷嘴与工件水平方向的夹角γ≈40°。与干切加工相比,EMQL获得的铣削力降低了15%、18.6%;此外,与干切削相比,30 kV条件下的EMQL获得的Ra、R_(sm)分别降低了15.5%、25%,并且相比于20 kV的电压,30 kV的EMQL铣削表面轮廓自相关分析曲线显示出更优异的表面质量;浇注式润滑获得了最佳的表面质量(Ra=0.221μm、R_(sm)=0.037μm)。结论荷电液滴能够提升摩擦界面毛细管的渗透性能,并且毛细渗透长度可以在提升电压的条件下增加,在高电压条件下的EMQL相比于低电压条件下的EMQL展现出更好的铣削性能。

基于磁电耦合作用下雾化效率影响参数研究

针对高压静电雾化的作用原理,以提升静电雾化的雾化效率为最终目标,加入了磁场,以磁电耦合的方式来达到提高雾化效率的目的。以磁场加电场为主要研究对象,以喷针在磁场与电场中的液滴变化形态以及粒径密度为参考,通过有限元软件对磁场与电场进行数值模拟,观察液滴在微观状态下的运动模式,进行电场与磁场的调整。自行设计和构建了实验装置,通过对不同参数状态下的液滴进行分析,以净化实验腔室内CO的浓度作为评判指标,从而验证磁电耦合作用及改进后机械装置的可行性,实验表明,磁电耦合装置的设计增加了静电雾化的整体雾化效率,在同等条件下,其净化CO浓度降低了11%,雾化颗粒的分布密度也提高了5%左右。

基于近场静电雾化工艺制备ZnO薄膜及其紫外光电探测性能

氧化锌(ZnO)光电敏感薄膜的精确喷印是集成制造的关键.本文采用近场静电雾化工艺制备ZnO光电敏感薄膜,通过缩短喷头至收集板距离,并缩小薄膜的沉积区域线宽,使纳米颗粒均匀分布在150~250μm线宽内.考察了不同喷印工艺对薄膜结构的影响.喷印次数增加,薄膜内的纳米颗粒分布密度增加,纳米颗粒间形成连续均匀分布,薄膜沉积线宽随施加电压和喷头至收集板距离的增大而增大.测试了不同ZnO薄膜结构对紫外光电探测器性能的影响,当紫外光强为3500 mW/cm 2时,响应光电流可达464μA,为暗电流的266.7倍,表现出了良好的光电探测性能,并具有良好的稳定性和可重复性.

不同雾化模式下静电雾化的雾滴特性

对毛细管-环电极配置下的静电雾化进行了试验研究,通过测试雾滴大小,探讨和分析了雾化操作参数对雾滴大小的影响及不同雾化模式下的雾滴直径分布规律.研究表明:充电电压对雾滴大小及直径分布有显著的影响,但在不同雾化模式下,雾滴的大小随电压的变化规律是不同的,雾滴直径分布在不同模式下也呈现不同的分布特点.文中还使用PDA系统对垂直雾化的滴径及滴速进行了在线测试,揭示了不同充电电压下的滴径-滴速特性.

毛细管环电极下的静电雾化模式的研究

对毛细管环电极下的流体的静电雾化模式进行了实验研究及理论分析。实验表明,在不同流体流量及静电电压下,流体的雾化过程存在几种典型的雾化形态或模式。根据实验观察,给出了几种雾化模式的特征描述,并获得了水及NaCl溶液雾化模式的实验分布图。在此基础上,根据Taylor的液滴库仑破碎理论建立了一个滴状模式向锥射流模式转换的近似理论模型。经对比表明,所建理论模型与实验数据基本吻合。

基于高速摄像技术的生物柴油静电雾化研究

采用2万帧/s高速数码相机对生物柴油单液滴静电雾化现象进行微距拍摄,对比分析了荷电与非荷电时液滴的变形以及运动情况,获得了不同电压下液滴的雾化模式以及锥射流模式中Taylor-cone的锥长和锥角的变化。结果表明:液滴粒径随着电压增大而减小,下落速度随着电压增大而增大;荷电后同一型号毛细管中生物柴油的变形率大于水,生物柴油小液滴的变形程度大于大液滴;随着电压增大,液滴依次经历滴状模式、过渡阶段、锥射流模式、多股射流模式,在锥射流中Taylor-cone的锥长与电压呈正比,锥角与电压呈反比;电导率对液滴运动有影响,电导率小的液滴基本沿毛细管轴向运动,而电导率大的液滴既有轴向运动又有径向运动。

PZT溶胶液静电雾化雾场模拟

通过对商用计算流体力学软件FLUENT进行功能扩展,实现了空气流场、空间电场和离散雾场多场耦合过程的数值模拟.由实验数据确定雾滴的滴径和电量,采用拉格朗日模型计算雾滴在重力、空气阻力、外部电场力及雾滴间相互库伦排斥力作用下的运动轨迹,并得到雾滴的速度与其空间分布密度,由此计算雾滴在衬底上的沉积通量.

荷电电压、介质物性对静电雾化特征的影响

在毛细管-环状感应电极下,对多种介质在高压静电场中的静电雾化特性进行了试验研究.利用微量注射泵(ATI Orion M361)控制每次试验雾化溶液的流量,用高压发生器及电压读数仪(Q3-V型)准确控制所加的荷电电压,在不同电压下,研究了介质物性(电导率、黏度、表面张力)对液滴荷质比产生的影响,并深入分析了荷电电压、介质的物性参数对液滴荷质比的影响规律.结果表明:微流量情况下,在达到瑞利极限之前,不同液滴的荷质比在一定电压范围内随电压的升高而增大,并近似呈线性增长关系.介质的电导率是影响液滴荷质比的重要因素,电导率越大,荷质比随荷电电压增大得越快,但5%NaCl溶液与水的电导率相差近200倍,测得的荷质比却相差很小,说明当介质的电导率较小时,荷电电压对液滴荷质比起主导作用.介质的黏度对液滴的荷电能力有明显的抑制作用,而表面张力与液滴荷质比呈正比关系.

气辅式多射流纳米颗粒高效静电雾化喷射

研究了一种带辅助气体的新型纳米颗粒多射流高效雾化喷射技术。开发了带有辅助气流的多喷嘴静电雾化喷头,引导辅助气体均匀分布于各喷嘴四周形成稳定鞘层气流,从而对带电雾化射流产生拉伸与约束作用,而形成的鞘层气流降低了表面电荷密度,克服了带电喷嘴间的电场干扰,实现了多雾化射流的稳定、持续喷射。研究了静电雾化多射流的喷射、沉积行为,分析了辅助气体供气压强对射流喷射临界启动电压和纳米颗粒均匀性的影响规律。实验结果显示:辅助鞘层气流降低了射流喷射临界启动电压和雾化颗粒直径,提升了雾化纳米颗粒的均匀性。辅助气体供气压强从0kPa增加到50kPa时,雾化多射流喷射临界启动电压从4.9kV降低至2.8kV,纳米颗粒平均直径从845.267nm下降至528.06nm。结果表明:鞘层气流的引入为纳米颗粒的多射流、快速喷射提供了一种有效的技术手段,有助于推动静电雾化技术的应用发展。

气力辅助静电雾化的PIV试验研究

为了研究气力辅助作用下静电雾化的流场特性,采用粒子图像测速技术(PIV)对风速、荷电电压及通气管与喷头间距等参数影响下的喷雾流场进行测量,并结合Tecplot后处理软件对所储存图片进行处理和分析,获得了不同参数下的静电喷雾流场特性.结果表明:通气管和喷头的间距以及风速一定时,不同的荷电电压形成不同程度的卷吸,且电压越大,卷吸现象越明显,卷吸区域沿着喷雾的轴向逐渐向下延伸;通气管和喷头的间距以及荷电电压一定时,随着风速的增大,气动力的主导作用越来越明显,在气流区的卷吸程度逐渐减弱,卷吸现象逐渐消失,卷吸区域逐渐向喷雾核心区收缩;风速以及荷电电压一定时,随着通气管与喷头间距的拉大,雾滴的漂移现象越来越严重,同时喷雾流场的卷吸现象越来越明显并逐渐向喷雾核心区靠近.

静电雾化技术在汽车节能降排中的应用

本文分析了燃油液滴的荷电方法,确定了使用浸润电极的强制荷电方法,设计了适当的荷电装置,在发动机稳流气道试验台上用SQ-Ⅱ型运动粒子瞬态激光全息测试仪对应用静电雾化技术改善雾化前后的雾场进行了对比分析,统计结果证明应用静电雾化技术可降低粒径,改善雾化均匀程度;CA6102发动机台架试验结果表明,应用静电雾化技术可以大幅度地降低发动机排放中CO、HC的含量,并可使比油耗有一定程度的降低。

阵列式多管集成静电雾化试验分析

为了减小甚至消除多管集成静电雾化(multiplexed electrostatic atomization,MES)中相邻毛细管荷电射流间电场的相互作用,探索和优化MES雾化特性,通过设计错位毛细管阵列来扩大喷雾源间距,并在静电场中加介质来减小射流排斥作用,改善了电场均匀性。对不同介质作用下MES的雾化特性进行了试验研究,结果表明:介质作用下MES较无介质作用下全锥射流的雾化锥角增大,产生锥射流所需的电压及形成的电流增大,液滴粒径均匀性变差,液滴空间分布变均匀;且介质绝缘性越好,雾滴粒径越小,粒径分布越均匀;介质导电性越强,粒径均匀性越差,MES稳定性越好。所以通过扩大喷雾源间距和在静电场中插入介质能有效地改善喷雾源射流周围电场的均匀性,优化MES雾化特性。

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。

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.

锥-射流模式下毛细管静电雾化流场的PIV测量

采用粒子图像速度场仪测量了毛细管微射流静电雾化流场,获得了毛细管静电雾化的典型雾化模式和锥-射流模式下雾场中雾滴的速度矢量图与流线图,分析了雾滴在输运过程中的受力情况和静电电压作用下的速度与流线变化。实验结果表明:在静电力与极化力、重力、流体拖曳力等共同作用下,随着荷电电压的增加,雾场流线分布均匀,雾滴在轴线上速度逐渐增加。在任一电压下,随着射流轴向距离的增加,同一截面上雾滴速度都有所增加,且速度的均匀性沿轴向有所提高。