王其鍶，王貞濤，楊詩(shī)琪，張永輝，夏 磊，蔣軼敏

(江蘇大學(xué) 能源與動(dòng)力工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013)

當(dāng)液體以一定的流量從帶電毛細(xì)管流出時(shí)，液體表面在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生沿表面的電場(chǎng)力，當(dāng)電場(chǎng)力足夠大時(shí)，毛細(xì)管末端產(chǎn)生分散相液滴或射流，此過(guò)程稱為毛細(xì)管靜電霧化[1-2].靜電霧化過(guò)程受到電場(chǎng)、液體流量及物性參數(shù)以及電極形式等眾多因素的影響，霧化過(guò)程呈現(xiàn)多樣性，而電場(chǎng)是影響靜電霧化過(guò)程的重要因素[3].根據(jù)毛細(xì)管末端彎月面、霧化液滴及射流的形態(tài)，靜電霧化可以分為滴狀、紡錘、錐射流以及多股射流等幾種典型的霧化模式[2-3].在不同的霧化模式下，毛細(xì)管靜電霧化形成的霧滴尺寸與運(yùn)動(dòng)行為也存在較大差別，可以通過(guò)調(diào)節(jié)電壓及流量等實(shí)現(xiàn)對(duì)霧滴尺度分布與運(yùn)動(dòng)特性的控制，因此毛細(xì)管靜電霧化被廣泛應(yīng)用到藥劑精確噴灑、生物質(zhì)液體燃料微尺度燃燒、噴墨打印、微納米薄膜材料制備、質(zhì)譜分析以及空間推進(jìn)技術(shù)等領(lǐng)域[3-7].

靜電霧化現(xiàn)象的試驗(yàn)研究始于20世紀(jì)初，自Zeleny首次獲得了乙醇液體的靜電霧化圖像后，眾多研究者詳細(xì)探究了毛細(xì)管的靜電霧化現(xiàn)象，將毛細(xì)管靜電霧化模式歸類為滴狀、微滴狀、紡錘、多紡錘、振蕩射流、旋轉(zhuǎn)射流、脈動(dòng)射流、錐射流以及多股射流模式等[7-9].霍元平等[10]認(rèn)為液體表面張力、電導(dǎo)率、黏度、流量以及毛細(xì)管內(nèi)徑均會(huì)影響霧化模式和射流形態(tài)，并對(duì)霧化演變過(guò)程進(jìn)行了探討.H.H.KIM等[9]采用高速數(shù)碼攝像技術(shù)研究了去離子水的單毛細(xì)管靜電霧化，分析了滴狀與微滴模式下液滴產(chǎn)生頻率以及在靜電霧化射流的形態(tài)與發(fā)展過(guò)程.在2個(gè)及多個(gè)毛細(xì)管靜電霧化研究方面，R.BOCANEGRA等[11]、DENG W.W.等[12]分別設(shè)計(jì)了微孔陣列靜電霧化裝置與多管道靜電霧化系統(tǒng)，探討了電流與流量的關(guān)系、粒徑分布等.甘云華等[13]對(duì)毛細(xì)管電極-環(huán)形電極-網(wǎng)格雙電極燃燒器進(jìn)行研究，獲得了穩(wěn)定的錐射流霧化的工作條件，并且在液錐基面上建立了受力平衡模型，獲得液錐的半錐角大小.GAN Y.H.等[14]對(duì)霧化乙醇的燃燒過(guò)程進(jìn)行了試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)乙醇霧化液滴粒徑大小與粒徑分布對(duì)燃燒器的性能以及燃燒效率都會(huì)有所影響.LUO Y.L.等[15]對(duì)乙醇擴(kuò)散火焰在直流電場(chǎng)作用下的燃燒進(jìn)行了研究，得出外加電場(chǎng)有利于燃料之間的相互混合，提高燃燒過(guò)程與火焰溫度，同時(shí)帶電粒子受到外加電場(chǎng)的作用，改變了火焰的高度.劉明明等[16]、王清華等[17]對(duì)單(排)、雙(排)毛細(xì)管靜電霧化錐射流模式進(jìn)行了研究，獲得了穩(wěn)定錐射流模式下流量、電壓、電流以及液滴粒徑之間的關(guān)系.相比單毛細(xì)靜電霧化過(guò)程，雙毛細(xì)管及多毛細(xì)管靜電霧化可以增大霧化過(guò)程的流量，且毛細(xì)管和其形成的液滴/射流形成的電場(chǎng)產(chǎn)生交叉作用，因此研究雙毛細(xì)管對(duì)改進(jìn)和增大霧化流量并進(jìn)一步開(kāi)展多毛細(xì)管靜電霧化研究具有較為重要的意義.

綜上所述，單毛細(xì)管靜電霧化現(xiàn)象已經(jīng)有了較為系統(tǒng)的研究，特別是靜電霧化模式以及不同霧化模式下對(duì)應(yīng)的霧滴尺度分布或射流形態(tài)、流量與電壓范圍等均有不同形式的報(bào)道.但雙毛細(xì)管的靜電霧化現(xiàn)象研究較少，對(duì)雙毛細(xì)管靜電霧化模式以及不同霧化模式的演化過(guò)程的分析和研究尚處于起步階段.筆者采用高速數(shù)碼攝像技術(shù)開(kāi)展無(wú)水乙醇雙毛細(xì)管靜電霧化過(guò)程的研究，獲得靜電霧化模式的演變過(guò)程，根據(jù)彎月面、液滴和霧化射流形態(tài)確定雙毛細(xì)管靜電霧化模式，分析液滴或射流的分離周期、霧滴粒徑與霧化模式的關(guān)系.

1 試驗(yàn)裝置與方法

雙毛細(xì)管靜電霧化模式試驗(yàn)裝置如圖1所示.

圖1 靜電霧化模式試驗(yàn)裝置

選擇嘉善瑞創(chuàng)電子科技有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為RSP01-B的注射泵進(jìn)行試驗(yàn)液體的供給，注射泵最大流量為681.73 mL·min-1，最小流量為1.67×10-6mL·min-1，流量誤差控制在0.5%以內(nèi).金屬雙毛細(xì)管之間的間距設(shè)定為2.0 mm，在霧化過(guò)程中兩支毛細(xì)管產(chǎn)生的霧化不產(chǎn)生交叉現(xiàn)象.不銹鋼毛細(xì)管為醫(yī)用注射針頭，末端磨平，內(nèi)徑為0.30 mm，外徑為0.55 mm，長(zhǎng)度為13.00 mm.試驗(yàn)中的高壓靜電由負(fù)高壓靜電發(fā)生器(東文高壓電源(天津)股份有限公司，輸出高壓直流電壓范圍為-30～0 kV；電流范圍為0～2.0 mA；最大輸出功率為60 W，穩(wěn)定性小于等于0.1%)提供，負(fù)高壓靜電發(fā)生器連接在不銹鋼毛細(xì)管上(作為負(fù)極).在不銹鋼毛細(xì)管末端正下方20.0 mm處布置銅質(zhì)金屬接收盤(pán)，接收盤(pán)直徑為150 mm，作為接地電極.毛細(xì)管靜電霧化圖像通過(guò)型號(hào)為MotionProTMX4puls的高速數(shù)碼相機(jī)(最大捕捉頻率可達(dá)105Hz，本次試驗(yàn)所采用的捕捉頻率為104Hz)，配合型號(hào)為NAVITAR12X的顯微變焦鏡頭進(jìn)行微距拍攝，拍攝光源為L(zhǎng)ED冷光源.試驗(yàn)中所采用的霧化介質(zhì)為無(wú)水乙醇，相關(guān)物性參數(shù)如下：密度為791.0 kg·m-3；表面張力為0.022 N·m-1；介電常數(shù)為24；電導(dǎo)率為5.0×10-5S·m-1；黏度為1.64×10-3Pa·s.環(huán)境溫度為15 ℃，相對(duì)濕度為52%.

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

在雙毛細(xì)管靜電霧化過(guò)程中，金屬毛細(xì)管空間結(jié)構(gòu)具有對(duì)稱性，其形成的電場(chǎng)分布也具有對(duì)稱性，因此2個(gè)毛細(xì)管形成霧化模式基本一致，具有良好的對(duì)稱性.在霧化模式的演化與分析中均以雙毛細(xì)管中的左側(cè)毛細(xì)管為例進(jìn)行分析.靜電霧化模式分類主要依據(jù)單側(cè)毛細(xì)管末端瞬間射出流體的幾何形狀以及射流破碎的形式.總體上說(shuō)靜電霧化模式分為2類：① 霧滴表現(xiàn)為非連續(xù)的射流方式，霧滴可以呈現(xiàn)幾種不同的形狀，如滴狀、紡錘等霧化模式；② 靜電霧化模式為連續(xù)的射流，通常在毛細(xì)管的末端形成一股連續(xù)的大約幾毫米長(zhǎng)的射流，在射流末端繼續(xù)破碎成更為細(xì)小的大量液滴.射流可以分為錐射流、振蕩射流和多股射流等霧化模式.

2.1 滴狀模式

滴狀模式下主液滴與子液滴的演化過(guò)程如圖2所示，其中：qV為流量；U為電壓.

圖2 滴狀模式下主液滴與子液滴的演化過(guò)程

當(dāng)施加在毛細(xì)管上的電壓較低時(shí)，雙毛細(xì)管中任意一根毛細(xì)管產(chǎn)生的滴狀模式與單毛細(xì)管滴狀模式并無(wú)明顯差異.霧滴在重力和靜電力的作用下克服表面張力，以較為規(guī)則的球形從毛細(xì)管末端滴落，滴落的過(guò)程如圖2a所示.在靜電排斥力的作用下，液滴滴落方向與毛細(xì)管軸線之間的夾角較小，約為6.5°～9.6°.在初始階段，毛細(xì)管末端僅為光滑的彎月面，隨著流量的積累，液滴沿著毛細(xì)管外壁上升一段距離，形成包圍毛細(xì)管的液體團(tuán).隨著時(shí)間的推移，流量在毛細(xì)管外壁及末端的液體進(jìn)一步積累，液體逐漸形成半球形、球形，并在球形液滴與毛細(xì)管末端之間形成逐漸變細(xì)的液橋.在電場(chǎng)力與重力的作用下，液橋兩端逐漸變形，并最終斷裂，液滴與毛細(xì)管末端產(chǎn)生分離.主液滴在下落過(guò)程中受到電場(chǎng)力與斯托克斯阻力作用，其形狀發(fā)生縱向和橫向的交替收縮與擴(kuò)張，并逐漸遠(yuǎn)離毛細(xì)管末端.在分離過(guò)程中液橋會(huì)產(chǎn)生一個(gè)粒徑極細(xì)小的微液滴，細(xì)小的微液滴在主液滴斥力作用下反彈向彎月面，并被彎月面吸收.當(dāng)主液滴從毛細(xì)管末端分離后，彎月面迅速收縮為一個(gè)凹面，在主液滴電場(chǎng)的作用下產(chǎn)生收縮與伸張的脈動(dòng)現(xiàn)象，然后逐漸恢復(fù)為凸的彎月面.當(dāng)施加在毛細(xì)管上的施加電壓稍微增加后，毛細(xì)管滴狀模式并未發(fā)生改變，但是由液橋斷裂形成的微液滴(子液滴)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)卻發(fā)生了較大的不同，子液滴在毛細(xì)管與主液滴電場(chǎng)力共同作用下，在主液滴與毛細(xì)管之間上下來(lái)回運(yùn)動(dòng)，并逐漸遠(yuǎn)離毛細(xì)管軸線，在極短的時(shí)間里沿垂直于毛細(xì)管軸線的方向射出，其運(yùn)動(dòng)射出的過(guò)程如圖2b所示.

隨著施加電壓的進(jìn)一步增加，在另外一側(cè)毛細(xì)管及其形成的液滴所產(chǎn)生的電場(chǎng)作用下，液滴會(huì)受到排斥力，在排斥力的作用下液滴相互遠(yuǎn)離，液滴從毛細(xì)管末端分離的方向不再沿著毛細(xì)管軸線方向，而是與毛細(xì)管軸線之間呈現(xiàn)一定的夾角.液滴在下落過(guò)程中，在電場(chǎng)力與重力的共同作用下夾角隨著液滴的下落而逐漸減小，從25.8°下降到12.6°左右.電場(chǎng)作用下液體逐漸從毛細(xì)管內(nèi)流出，在電場(chǎng)力作用下毛細(xì)管一側(cè)聚集形成液體團(tuán).隨著時(shí)間的推移，液體團(tuán)逐漸積累，逐漸在毛細(xì)管壁一側(cè)形成規(guī)則的半球形、球形彎月面，彎月面進(jìn)而形成液滴形狀，并且在液滴與毛細(xì)管末端之間逐漸形成液橋.液橋在電場(chǎng)力的作用下逐漸拉長(zhǎng)，當(dāng)重力與電場(chǎng)力的合力超過(guò)液橋的表面張力時(shí)，液滴與毛細(xì)管末端發(fā)生分離，并與毛細(xì)軸線呈一定的角度射出，在下落過(guò)程中主液滴在電場(chǎng)力作用下發(fā)生收縮和伸張.盡管液滴的表面基本保持光滑，但液滴并非為規(guī)則的球形.當(dāng)主液滴與毛細(xì)管分離后，液橋與彎月面和主液滴均發(fā)生分離，液橋在表面張力作用下迅速收縮為一個(gè)粒徑很小的子液滴，子液滴的形狀由扁長(zhǎng)形變?yōu)楸鈭A形，并產(chǎn)生反復(fù)的變形與運(yùn)動(dòng)，最終形成較為規(guī)則的球形子液滴，沿垂直于毛細(xì)管軸線方向射出.傾斜滴狀模式下彎月面、主液滴和子液滴的演化與運(yùn)動(dòng)過(guò)程如圖3所示.

圖3 斜滴狀模式(qV=0.30 mL·min-1，U=4.0 kV)

2.2 紡錘模式

當(dāng)施加電壓超過(guò)某個(gè)定值時(shí)，毛細(xì)管末端的彎月面在靜電力作用下被拉長(zhǎng)形成一股傾斜的類似紡錘狀的射流，射流與毛細(xì)管軸線方向存在一定夾角，其演化過(guò)程如圖4所示.

圖4 紡錘模式(qV=0.50 mL·min-1，U=4.5 kV)

在紡錘模式的初始階段，在庫(kù)侖斥力作用下，液體集中在毛細(xì)管的一側(cè)形成凸的彎月面，彎月面呈現(xiàn)出光滑的表面.隨著流量的進(jìn)一步積累，在電場(chǎng)力作用下彎月面逐漸被拉長(zhǎng)成細(xì)長(zhǎng)的錐體，當(dāng)電場(chǎng)力超過(guò)液體表面張力束縛后，在新的彎月面上釋放出一個(gè)扁長(zhǎng)的紡錘體.在毛細(xì)管電場(chǎng)的作用下，由于極化作用，在紡錘液滴的末端將積聚大量的電荷，紡錘形液滴下游尖端不斷發(fā)射出亞微米級(jí)的噴射羽流，這是一個(gè)典型的庫(kù)侖分離過(guò)程.在紡錘液滴未與毛細(xì)管末端彎月面分離之前，由于上游液體表面電荷的持續(xù)補(bǔ)給，此庫(kù)侖分離過(guò)程在液滴拉長(zhǎng)過(guò)程中間歇地持續(xù)產(chǎn)生.若紡錘形液滴上游液橋與彎月面發(fā)生斷裂后，噴射的羽流帶走大部分表面電荷，拉長(zhǎng)的液滴在表面張力的作用下，上游尖段部分迅速收縮，形成一個(gè)扁圓形的液滴，同時(shí)也在下游進(jìn)一步釋放出一股射流.此時(shí)，液滴上帶有的電荷量隨著電壓的增加也會(huì)有所提升，在排斥力的作用下液滴遠(yuǎn)離中線分離.最終紡錘形的液滴在表面張力的作用下逐漸收縮，形成較為規(guī)則的球形液滴沿傾斜方向射出.在紡錘模式下，液滴/射流分離的方向基本維持不變，與毛細(xì)管軸線之間的夾角為36.1°～38.7°.

2.3 脈動(dòng)射流模式

隨著施加電壓的進(jìn)一步增大，在毛細(xì)管末端產(chǎn)生一股間歇噴射的射流，射流長(zhǎng)度約為1.0～2.0 mm，在射流的末端破碎為細(xì)小的液滴.此模式下毛細(xì)管末端會(huì)產(chǎn)生一個(gè)傾斜的彎月面，在電場(chǎng)力的作用下逐漸過(guò)渡為一傾斜的錐體.隨著流量的積累，錐體尖段釋放出一個(gè)傾斜的微小射流，射流在電場(chǎng)的作用下被逐漸拉長(zhǎng)，而錐體的錐角也在逐漸減小.在錐體末端釋放出的連續(xù)射流也逐漸向毛細(xì)管軸線外側(cè)擺動(dòng).當(dāng)射流長(zhǎng)度達(dá)到一定程度后，錐體末端與射流發(fā)生分離，分離的時(shí)刻，射流上端迅速收縮，而毛細(xì)管末端的錐體亦產(chǎn)生急劇收縮，并形成較為光滑的彎月面.射流脫離錐體后，在下落的過(guò)程逐漸發(fā)生破碎，形成一段不連接在一起的液滴串，其發(fā)生的過(guò)程如圖5a所示.當(dāng)電壓發(fā)生變化時(shí)，脈動(dòng)射流產(chǎn)生的過(guò)程類似，但是射流的擺動(dòng)不再向外側(cè)，而是指向內(nèi)側(cè)，其分離過(guò)程如圖5b所示.兩者不同的原因在于電場(chǎng)強(qiáng)度的變化，是重力與電場(chǎng)力相互作用的結(jié)果.

圖5 脈動(dòng)射流模式

2.4 鞭動(dòng)(振蕩)射流

鞭式射流與傾斜的穩(wěn)定直射流如圖6所示，隨著施加電壓的進(jìn)一步增加，毛細(xì)管末端彎月面不再是光滑的半球形，而是在毛細(xì)管末端液體的一側(cè)(圖6中右側(cè))呈現(xiàn)出一個(gè)傾斜的泰勒錐.在電場(chǎng)力作用下泰勒錐頂迅速被拉出一段液絲，液絲攜帶的靜電荷已經(jīng)基本接近于Rayleigh極限，液絲末端迅速破裂為細(xì)小的液滴.射流不斷被拉長(zhǎng)，開(kāi)始沿著射流軸線方向產(chǎn)生徑向和軸向的扭曲與振蕩，并隨著射流向下游發(fā)展，其振蕩強(qiáng)度也逐漸增大.當(dāng)射流進(jìn)一步變長(zhǎng)后，由于流量供應(yīng)限制與電荷的累積，射流在發(fā)展過(guò)程中逐漸變細(xì)并與毛細(xì)管末端產(chǎn)生斷裂，射流的末端也產(chǎn)生破碎，其演化過(guò)程如圖6a所示.隨著電壓的增加，排斥力也會(huì)有所增加，振蕩射流與毛細(xì)管軸向之間的夾角變化較大，由于射流的扭動(dòng)與振蕩，噴射出來(lái)的角度在40.5°至22.1°之間.由于射流不穩(wěn)定，在電壓或流量發(fā)生改變的情況下，射流迅速變?yōu)閮A斜的直射流狀態(tài)，射流也存在微小的擺動(dòng)，其射流與毛細(xì)管軸線之間的夾角在27.7°到32.6°之間產(chǎn)生擺動(dòng)，如圖6b所示.

圖6 鞭式射流與傾斜的穩(wěn)定直射流

2.5 多股射流

隨著施加電壓的進(jìn)一步增加，即電場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)一步增大后，毛細(xì)管末端形成的射流不再是一股射流，而是形成2～10股長(zhǎng)短不等的射流，如圖7a所示.由于雙毛細(xì)管形成的對(duì)稱作用，幾股射流一致向毛細(xì)管軸線外側(cè)偏斜，但偏斜的角度不同，顯然與單毛細(xì)靜電霧化模式存在一定的差異.在排斥力的作用下，射流噴射的位置在相對(duì)金屬毛細(xì)管的外邊緣處，隨著荷電電壓進(jìn)一步增加，射流數(shù)目逐漸增加，但依然保持為穩(wěn)定的多股射流.射流在毛細(xì)管末端出口邊緣產(chǎn)生輕微的來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)，但轉(zhuǎn)動(dòng)幅度很小，基本可以視為穩(wěn)定的多股射流狀態(tài).當(dāng)繼續(xù)再增加荷電電壓時(shí)，由于電場(chǎng)強(qiáng)度的增大，多股射流出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，射流沿毛細(xì)管末端邊沿開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，射流產(chǎn)生扭曲和變形，射流表面產(chǎn)生波動(dòng)與自身旋轉(zhuǎn)，然后破碎為細(xì)小的液滴，如圖7b所示.

圖7 多股射流模式

2.6 液滴產(chǎn)生周期與粒徑

在靜電霧化圖像中選擇30～50個(gè)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)液滴從形成到分離過(guò)程為1個(gè)周期，即在非連續(xù)射流狀況下，液體從毛細(xì)管末端形成霧滴或射流到霧滴或射流從金屬毛細(xì)管末端分離的過(guò)程是一個(gè)重復(fù)過(guò)程.非連續(xù)射流模式下液滴或者射流從毛細(xì)管末端的分離時(shí)間如圖8所示.

圖8 非連續(xù)射流液滴分離時(shí)間圖

從圖8可以看出：在非連續(xù)射流模式下，液滴或射流的分離時(shí)間隨著電壓的增加而減小；當(dāng)電壓為1.0～4.5 kV時(shí)，液滴的分離時(shí)間與電壓基本呈現(xiàn)線性關(guān)系，此時(shí)，靜電霧化模式對(duì)應(yīng)為滴狀模式與紡錘模式；當(dāng)荷電電壓大于5.0 kV時(shí)，液滴產(chǎn)生的分離時(shí)間明顯降低，基本維持在0.002 s以內(nèi).在滴狀與紡錘模式下，隨著施加電壓的逐漸增加，液體表面的靜電剪切力逐漸增大，液滴尺寸不斷減小，因此，每個(gè)完整模式下的液滴分離周期都不斷減小.當(dāng)電壓為5.0～6.5 kV時(shí)，毛細(xì)管末端呈現(xiàn)脈動(dòng)錐射流與鞭式射流以及擺動(dòng)射流模式，會(huì)從錐體尖段拉出一段極為細(xì)小的射流，由于流量極低，此過(guò)程基本都表現(xiàn)為庫(kù)侖破碎過(guò)程，因?yàn)榉蛛x的周期極短.

由于霧滴數(shù)量密度較低，采用圖像法直接獲得單個(gè)霧滴的粒徑，然后再選擇50～60個(gè)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可以獲得霧滴的平均粒徑，霧滴粒徑隨施加電壓的變化規(guī)律如圖9所示.

圖9 霧滴粒徑隨施加電壓的變化

從圖9可以看出：在1.0～4.0 kV時(shí)，即在滴狀模式下，每種電壓下對(duì)應(yīng)的液滴粒徑均較大，粒徑均在1.0 mm以上.此時(shí)由于電場(chǎng)力的作用較小，表面張力使液滴保持較大的形狀，隨著施加電壓的增加，液滴粒徑會(huì)有所降低，從接近2.0 mm下降到1.0 mm左右;當(dāng)電壓為4.5 kV時(shí)，霧滴粒徑約為485.4 μm，霧化模式為紡錘模式,在此霧化模式下，在紡錘下游會(huì)釋放出大量粒徑極為細(xì)小的液滴，其粒徑在幾微米到十幾微米之間;當(dāng)電壓為5.0～6.0 kV時(shí)，此時(shí)霧化射流表現(xiàn)為脈動(dòng)射流和鞭式射流模式，脈動(dòng)射流形成一串非連續(xù)的液滴，而鞭式射流在遠(yuǎn)離毛細(xì)管末端的地方破碎，在此電壓區(qū)間內(nèi)絕大多數(shù)霧滴粒徑分布在40 μm到100 μm之間，而射流末端液滴粒徑僅有十幾微米.隨著施加電壓的進(jìn)一步增加，霧化射流處在連續(xù)射流狀態(tài)下，射流的平均直徑保持在20 μm左右，射流末端破碎成粒徑細(xì)小的液滴，其平均粒徑亦為20 μm左右，在多股射流模式下，有的射流及其形成的液滴粒徑僅幾微米.由以上的分析可知:滴狀與紡錘模式下液滴粒較大，且粒徑較為均勻；脈動(dòng)射流模式下霧滴粒徑差別較大；連續(xù)射流模式下霧滴粒徑細(xì)小，且尺度較為均勻.

3 結(jié) 論

采用高速數(shù)碼攝像技術(shù)詳細(xì)記錄了無(wú)水乙醇的雙毛細(xì)管靜電霧化過(guò)程，研究結(jié)果表明，隨著施加電壓或電場(chǎng)強(qiáng)度的增加，依次出現(xiàn)了滴狀、斜滴狀、紡錘、脈動(dòng)錐射流、穩(wěn)定錐射流、鞭式射流和多股射流等霧化模式.詳細(xì)分析了不同霧化模式的演化過(guò)程，霧化液滴或射流中心線與毛細(xì)管軸線之間呈現(xiàn)出不同的夾角，隨著霧化液滴或射流帶有的電荷量的不同，夾角在排斥力的作用下也會(huì)有所不同，并且?jiàn)A角與霧化模式緊密相關(guān)，滴狀模式下夾角隨著電壓的增大而增大，紡錘模式下夾角變化甚小，射流模式下夾角變化較為劇烈.液滴分離周期與霧化模式相關(guān)，在滴狀與紡錘模式下，液滴形成時(shí)間遠(yuǎn)大于下落時(shí)間，液滴分離周期隨著電壓的增加而線性下降；在脈動(dòng)射流與鞭式射流模式下，霧滴分離周期極短.在不同的霧化模式下，霧化形成液滴尺度差距較大，在滴狀與紡錘模式下可以獲得粒徑均勻的大液滴，而在連續(xù)射流模式下可以獲得尺度較為均勻的小液滴.