纳米流体燃料液滴的静电脱落及破碎特性研究

发布时间：2020-06-13 23:22

【摘要】：本文开展了纳米流体燃料液滴在静电场中脱落及破碎特性的研究。采用微泵控制流量、高压静电发生器控制电压,采用氙灯光源进行透射照明、高速摄像仪采集图像等,搭建一套纳米流体燃料液滴在平行静电场中脱落及破碎的装置。本文的研究主要包括:(1)纳米流体燃料的密度、表面张力和粘性系数等物性参数测量分析。配置质量浓度范围0.0-5.0mg/m L、间隔0.5mg/m L的乙醇-铝、乙醇-氧化石墨烯、柴油-铝、柴油-氧化石墨烯纳米流体;采用奥氏测粘法对其粘性系数进行测量,毛细管升高法对其表面张力进行测量。结果表明:纳米流体燃料密度随着质量浓度的增大而增大;乙醇-铝和乙醇-氧化石墨烯纳米流体燃料粘性系数呈不规则变化,柴油-铝和柴油-氧化石墨烯纳米流体燃料纳米流体燃料粘性系数总体呈减小趋势,低浓度时减小趋势比较明显,当质量浓度为2mg/m L时开始放缓,质量浓度达到4mg/m L时,有上升趋势;纯柴油和纯乙醇的表面张力都大于与之相对应的纳米流体燃料,前者的表面张力远大于后者。柴油基和乙醇基纳米流体燃料表面张力在0~0.65mg/m L范围内都急剧减小,此后两者均缓慢上升。(2)纳米流体燃料液滴静电脱落及破碎过程中的典型状态研究。在自然对流状态下,保持其它实验条件不变,对微泵流量和电源电压进行多次调控,结果发现:当流量为1m L/h,电源电压范围为1~5k V时,静电场中纳米流体燃料液滴呈明显的偏移状,偏移角随着电压的升高而升高,但当电压升至15k V时会产生闭塞现象;当流量为200m L/h,电源电压为8k V时,静电场中的纳米流体燃料液滴脱落过程中出现辫状、波状、分裂状、收缩点等典型状态;当流量为100m L/h,电源电压为25k V时,静电场中纳米流体燃料呈最佳破碎状态。(3)纳米流体燃料液滴的静电脱落及破碎典型特征参数研究。通过实验分析讨论浓度、溶质、基液、流量以及毛细管管径等相关因素对纳米流体燃料静电脱落及破碎特性的影响。主要对静电场中纳米流体燃料液滴脱落和破碎时的颈部直径、偏移角、波条长度、破碎平均粒径进行数据采集和测量分析。结果表明:由于浓度、溶质、基液不同,纳米流体表面张力和粘性系数也不同,最终导致静电脱落及破碎特性存在差异。 【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ511

【图文】：

模式图,滴状,模式,液滴

成模式究表明，液滴生成模式大致分成滴状模式、圆柱射。状模式，是最常见的一种简单液滴生成模式。液体从表面张力的作用下，液体在管口形成悬挂状的液滴虑液体的粘性并且流速极低的情况下，液滴的形成过决定。当表面张力小于重力时，液滴将脱离孔口逐面张力为的液体，从管径为d 的细管中缓慢流出的受力平衡，求得生成雾滴的直径为36gdD

模式图,纳米流体,模式,气液相

会产生不稳定扰动增长率和波长，分别为j 4.51d（1.2）30.97j d （1.3）式中jd 为没有受到扰动的圆柱射流直径。如果一个射流波长的液柱体破碎成一个雾滴，则射流破碎形成的平均雾滴直为jD 1.89d（1.4）瑞利的理论假定射流是层流，气液相对速度很小，不考虑流体粘度和环境空对射流的影响。另外，在两个大液滴之间会出现卫星液滴[3]，因此当考虑到液的粘度、表面张力、以及气液相的相对速度的影响时，，基于瑞利极限的严格射稳定性理论还是很难确立的，因此很多学者在此做了大量的研究。

【参考文献】