静电荷电制备均质混合气的基础研究

摘要

本文通过对荷电液滴进行受力分析建立了荷电液滴破裂的数学模型并对这几个因素在雾化过程的作用进行分析。荷电量增大和温度升高都使液滴的表面张力减小，进而使韦伯数增大，液滴运动速增加也使韦伯数增大，因此增大荷电量、升高液滴温度和增大运动速度都会加速液滴的破裂雾化。对于相同温度和运动速度的液滴，荷电量存在临界值，当荷电量超过该临界值时液滴破裂。根据该模型对柴油液滴在不同温度和运动速度下的临界荷值比计算结果，能够对内燃机喷雾质量起进一步改善作用的临界荷质比最小为10-5C/g，而温度变化最多能降低临界荷质比一个数量级。此外，根据模型推导，大的液滴更易于发生荷电破裂，因此静电喷雾粒径分布会更均匀。对乙醇、汽油和柴油三种燃料的荷电特性进行了研究。乙醇具有接近导体的性质，汽油和柴油具有接近电介质的性质，且柴油具有比汽油好的荷电性能，汽油和柴油荷电消耗功率均不超过1W。荷电时的接地状况对荷电特性有较大影响，不接地时可使荷电电压大幅提高，增大荷电性能。柴油流动动态荷电时，高压端输入电流和接地电流存在差值，且差值随流量变化有最小值，该差值可换算为柴油荷电量。当流量从零开始增加时，差值减小，当减小到最小值之后又随流量开始增加,这种现象在电压较高时尤为明显。