小尺度荷电锥—射流场强分布特性研究

基于微小尺度荷电喷雾燃烧系统,进行了组合电场下乙醇的荷电雾化实验,得出了稳定的锥-射流雾化模式,并基于该模式,进行了理论分析计算。借助直角坐标系与极坐标的关系,采用椭圆积分的方法,求解出组合电场下射流区的场强分布。研究结果表明:环形电极在射流区产生的场强在喷嘴中心处产生的电场强度最大,环形电极圆心处的场强为0 V/m,当其他条件相同时,场强随着半锥角的增大而增大。环形电极的半径远大于喷嘴半径,极距较小,环形电极在射流区产生的场强与喷嘴电极所产生的场强相比可以忽略。在球坐标系φ为0°~49.3°范围内,射流区的电场强度电场分布是轴对称的极不均匀的场强,喷嘴中心处值较小,周围场强较高,利于雾滴荷电,改变环形电极电压参数,对射流区的场强分布没有影响,但对雾化区的场强起到了明显增强作用。     

环形电极结构对喷雾形态与荷电效果的影响

为研究环形电极结构对静电雾化的影响,对不同环形电极结构下的静电场进行实验研究,得到其锥-射流模式下的喷雾锥角及液滴荷质比。根据实验工况对不同环形电极结构下静电雾化装置产生的空间电场进行数值模拟,得到其对空间电场分布的影响。结果表明,随着环形电极内径减小或厚度增大,环形电极周围的径向电场强度增大,而轴向场强并未有明显变化;喷雾锥角和荷质比随环形电极内径的减小或厚度的增大而增大。环形电极厚度及内径的改变使空间电场分布发生变化,从而影响喷雾形态及液滴荷电效果。本研究可为提高液滴荷电效果、合理设计静电喷雾装置提供技术参考。     

荷电喷雾射流卷吸流场与脱硫传质试验研究

为了研究荷电射流喷嘴附近的卷吸流动,探讨荷电电压对卷吸的形成、发展以及对雾滴吸收SO_2的强化作用,采用粒子图像速度场仪对不同荷电电压下喷嘴附近的射流流动进行测量与分析,获得了近喷嘴处荷电喷雾射流卷吸流动的速度矢量图、速度云图与流线图,并进行了荷电喷雾烟气脱硫传质试验.试验结果表明:在荷电压作用下,喷嘴处荷电射流边缘区存在不同于常规雾化的卷吸现象,而主射流区流场在静电作用下变化并不明显;随着荷电电压的升高,其环形电极附近场强不断增大,在库仑力与极化力作用下其卷吸程度加剧;卷吸流动能够使雾滴与周围气体介质产生较强的混掺作用,同时也是荷电射流复杂涡旋流动结构形成的重要原因,可以提高脱硫效率达5%~10%.     

喷针-环形电极配置对感应荷电喷雾的影响

为充分了解喷针-环形电极配置对静电喷雾所产生的雾滴荷电性能的影响,以Ansoft Maxwell电磁场分析软件为工具,对感应荷电喷雾中喷针与环形电极的各种配置情况进行了数值模拟计算,得出了在不同电极配置方式下静电场的分布特征,并以此为依据,结合感应荷电的原理进行了喷针-环形电极配置对电喷雾雾化效果的试验.结果表明:在所有的喷针-环形电极配置方式下,喷针周围电场强度均为最高并且沿着轴向方向迅速减弱;通过增加充电电压或改变电极配置中的相关几何尺寸,针尖周围的电场强度也随之升高;在考察的几组电极参数中,喷针长度为25mm,环形电极厚度为4mm时,所得到的电场强度最高,感应荷电效果最好.喷针与环形电极相对位置的不同会导致电场方向出现很大差异,进而导致雾滴的运动轨迹不同.仿真结果可为电极结构的合理配置以及感应荷电喷雾的雾化效果提供设计基础和理论依据.     

液体物性对静电喷雾雾化性能的试验研究

为研究液体物理属性对静电喷雾雾化性能的影响,文中使用流量阀和高压设备分别控制溶液流量和环形电极所施加的充电电压,在相同荷电条件下,使用不同的液体进行射流荷电喷雾试验,通过PDA测量系统对比分析了充电电压和液体物性对雾滴粒径分布的影响规律.结果表明:在一定的电压范围内,随着电压升高,喷嘴周围的电场强度增加,液体感应所带电量升高,大液滴被雾化为更加细小的带电雾滴.溶液的电导率是影响雾滴尺寸的重要因素,电导率越大,液体受到的电场力也就越大,所形成的带电雾滴尺寸就越小,但当溶液的电导率较小时,荷电电压对雾滴粒径分布起着主要作用.溶液的黏度和表面张力对液体雾化具有抑制作用,同一荷电条件下,随着表面张力和黏度的降低,雾滴粒径也随之减小.     

荷电喷雾电晕电极诱导电场数值计算与分析

为深入研究电晕荷电喷雾产生电场的分布情况,针对电晕荷电喷雾中常用的多针组合式电极,采用电荷模拟法,运用matlab软件编程,对电极诱导电场进行数值计算,得出了电场中任意点的电势、场强值及其分布图。通过计算分析发现,电晕放电产生的静电场是极不均匀的;场强由电极结构参数-极径、电极尖端曲率半径、电极电压、针状电极的个数以及电极环中心距地面的垂直高度决定;雾滴从喷嘴到靶标的输运过程中,电晕电极产生的电场仅在输运初始阶段对雾滴的运动起主导作用。     

多针电极喷雾刀梁静电场特性与雾化效果研究

建立了多针电极喷雾刀梁静电场求解模型,采用Ansoft Maxwell软件分析了多针电极喷雾刀梁空间中电压及电场强度的分布规律,并研究了针电极间距对静电场的影响,通过激光粒度分析仪测量分析了不同针电极间距的刀梁雾化粒径分布规律。结果表明:针电极可将该刀梁附近的最高电场强度提高到2.7×106V/m,针电极附近的电场变化幅度最大,针电极最佳间距为2 mm时多针电极下端可形成分布均匀的高场强区域,此时该刀梁静电喷雾的雾化粒径减小到42μm,且粒径分布均匀,该实验结果与计算结果吻合。     

航空双喷嘴静电喷头的设计与试验

针对航空静电喷雾装置采用的双喷嘴静电喷头进行了结构设计,从理论上分析了双喷嘴环状电极诱导的空间电场对雾滴粒径及荷电效果的影响。建立了泵-喷头-粒径分析-荷质比测量系统,对双喷嘴静电喷头的喷雾特性进行了试验分析。试验表明,当充电电压为10kV时静电喷雾可以产生分布均匀、平均体积中径为81.8μm的小雾滴,并可获得2.65mC/kg的最大荷质比。     

双毛细管静电雾化电场特性研究

为探究毛细管电极形成的空间电场对静电雾化过程的影响,建立了适用于单、双毛细管静电雾化的实验系统,并采用高速数码摄像机记录了无水乙醇的静电雾化过程,通过系统分析雾化图像获得了滴状、纺锤形、脉动锥射流、旋转锥射流、稳定锥射流和多股射流等典型的静电雾化模式;并依据锥射流雾化模式下对应的实验工况,利用静电场叠加原理与椭圆积分方法,对单、双毛细管静电雾化电极产生的空间电场进行了理论分析与数值计算。研究结果表明:单、双毛细管电极的轴线上电场强度最大,电场强度随着φ(空间中的任意一点P与毛细管轴线正向的夹角)的增大而减小,随着r(原点O与点P的距离)的增大而减小;与毛细管单电极相比,相同条件下,毛细管双电极中间区域的径向电场强度减小,轴向电场强度增大,非相干区域的电场强度均增大;毛细管双电极的空间电场的分布使得静电雾化产生的射流与雾滴群等呈现"八"字状,即偏离双毛细管几何对称面向外倾斜。     

等离子体荷电喷雾的雾化机理与效果分析

阐述了环形电极电场中液滴的荷电雾化过程及破碎机理,并通过改变电压、极距、电极针数和电极直径等参数进行荷电雾化试验研究,揭示液滴荷电及雾化特性与诸影响参量的关系。结果表明,雾滴数量中径随着电极针数的增加、极距的增大、电极直径的减小而减小。当未加荷电电压时,雾滴扩散比RD为0.662,雾滴粒径较大、粒谱较宽;当荷电电压增大到20kV时,雾化液滴的数量分布曲线与体积分布曲线基本接近,雾滴粒径变小、粒谱变窄,雾滴扩散比达到0.813,雾滴分布均匀度明显提高。     

高压脉冲电场在食品灭菌方面的应用

综述了高压脉冲电场的产生、灭菌原理、灭菌特点、对食品的增鲜作用、对液态食品的灭菌作用、对食品质量的影响，指出了影响高压脉冲电场灭菌的因素，简要分析了高压静电场在食品方面的应用展望。     

脉冲电场部分参数对牛乳灭菌效率影响的试验分析

介绍了利用高电压脉冲电场对牛乳灭菌的试验检测方法,并进行了不同电场强度、脉冲频率及处理时间对牛乳灭菌效果的对比试验。试验结果表明:灭菌率随着电场强度、脉冲频率的升高及处理时间的延长而提高。当作用时间达到一定后,灭菌率趋于平缓,因此处理时间不是影响灭菌率的主要因素。     

脉冲电场的非热效应及在液态食品处理中的应用

系统地阐述了脉冲电场对微生物非热效应的机理、影响因素，结合国内外研究现状，对利用脉冲电场在低温或室温下非热液态食品灭菌处理技术进行了详细分析。     

基于细胞多层介电模型的脉冲电场生物学效应研究

为确定脉冲电场生物学效应的电场参数,从细胞多层介电模型出发,通过研究其等效电路模型在外加电场中生物响应的仿真分析得出植物细胞外膜具有低通滤波特性,内膜具有带通滤波特性。同时对细胞外膜跨膜电压进行时域分析表明频率小于2.83 Hz、电场强度大于69.7 kV/m、ms/μs级脉宽的极低频脉冲电场可以在植物细胞外膜产生可逆电穿孔。采用电场强度为100 kV/m、频率为1 Hz、脉宽为80 ms的极低频脉冲电场处理萌发绿豆种子,在萌发第4 d时,绿豆种子的芽长和根长分别比对照组增加了65.8%和80.2%。     

金银花静电除杂装置设计与试验

针对金银花除杂过程中编织袋丝去除效果不佳的问题,本文基于静电分离技术,设计了一种金银花静电除杂装置。通过理论分析,推导了静电场中金银花和编织袋丝产生轨迹分离的临界条件,验证了静电分离技术用于金银花除杂具有一定的可行性。基于单因素试验和COMSOL电场仿真,进一步探究了各影响因素对除杂性能的影响,确定了静电极形状为圆弧形、静电极角度α为45°。以高压静电发生器的输出电压U、静电极与辊筒的间距L和辊筒转速N为试验因素,开展Box-Behnken试验,分别建立了除杂率和误除率的二次回归方程。采用响应面分析法探明了各试验因素对试验指标的影响规律。通过参数寻优,确定了该装置的最优工作参数为U=11.9 kV、N=28 r/min以及L=60 mm。台架试验结果显示,除杂率和误除率分别为94.47%和0.89%,满足金银花除杂要求。     

应用生物超弱发光筛选静电场的最佳处理剂量

利用高压静电场处理甜菜、玉米种子，观测处理剂量对发芽种子超弱发光的影响，从而探索应用生物的超弱发光测试技术来研究和判断静电场的最佳处理剂量。结果表明：不同处理剂量的静电场均能提高发芽种子的超弱发光强度，且在一定处理剂量范围内超弱发光强度与在宏观实验中已被验证的增产效果呈现一定的正相关性，超弱发光最强组种子的处理剂量基本与增产效果最好组的处理剂量相一致。     

电场特性参数对空间电场阴极聚水性能的影响

利用空间电场阴极聚水装置,研究了不同异极距、工作节拍比和高压直流电源电压对空间电场阴极聚水系统的聚水性能的影响。试验结果表明:在其他条件一定下,环境相对湿度越高,单位时间内的聚水量越大;异极距越大,单位时间内的聚水量越小;高压直流电源电压越高,单位时间内的聚水量越大;工作节拍比越大,聚水量越大;空间电场在工作过程中,短时间内停歇对聚水量的影响较小。研究为空间电场阴极聚水技术在农业中的应用提供了相关的基础数据和设计依据。     

物理农业实用技术应用研究

物理农业实用技术的应用是发展生态农业的有效途径之一。通过与传统化学农业相比,阐述发展物理农业技术的意义和优势。结合鞍山市生产实际,介绍4种物理农业实用技术的应用原理及其成效,并对未来物理农业实用技术的发展前景进行展望。     

脱绒棉种介电分选机电场的研究

针对脱绒棉种介电分选机的双绕线圈滚筒电场模型进行了研究.根据介电选种机分选滚筒上双绕线圈缠绕的特点建立了分选电场的分析模型,通过ANSYS软件对介电选种机分选电场进行有限元数值分析,得出了分选电场的分布以及最大场强出现的位置,为进一步对滚筒电极的优化配置提供了可靠的理论依据.     

高压脉冲电场提取桦褐孔菌多糖的试验

针对高压脉冲电场(PEF)对桦褐孔菌多糖提取率的影响进行了单因素和正交试验,并与热碱法、微波辅助提取法、超声波辅助提取法进行了对比试验.结果表明:当电场强度为30 kv/cm、脉冲数为6、液料比为25 mL/g、pH值为10时,桦褐孔菌多糖的提取率达到49.8%,是热碱提取法的1.67倍,是微波辅助提取法的1.12倍,多糖的纯度是超声辅助提取法的1.40倍.应用PEF技术提取桦褐孔菌中的多糖,提取时间短(12μs),提取率高,提取物中杂质少,是一种有效的桦褐孔菌多糖提取方法.