مطالعه‌ي تجربي حالت‌هاي عملكردي پاشش الكتروهيدروديناميك اتانول

An Experimental Study of Electrohydrodynamic Atomization Modes of Ethanol

الكترواسپري به عنوان يكي از روش‌هاي پاشش مايع به علت توليد قطرات با سايز بسيار ريز و توزيع يكسان از اهميت بسيار بالايي برخوردار است، لذا شناسايي حالت‌هاي مختلف ناشي از آن بسيار مفيد بوده و نشان دهنده‌ي رفتار مايع در ميدان الكتريكي مي‌باشد. در اين مقاله به صورت يك مطالعه‌ي تجربي، حالت‌هاي مختلف الكترواسپري براساس شكل منقاره‌ي مايع خروجي از نازل و چگونگي ايجاد جت و شكست آن معرفي مي‌گردند و به حالت‌هاي چكيدن، هم‌نژاد، دوكي شكل، دوكي شكل چندگانه، مخروط متناوب، جت نوساني، جت منحرف، جت مخروطي، جت چندگانه، جت ساده و جت منشعب تقسيم بندي مي‌گردند و نيروهاي وارد بر جت و قطرات در هر حالت بررسي مي‌گردند. نهايتا براي اولين بار در دنيا نمودار دبي بر جسب ولتاژ كه بيانگر دامنه‌ي عملكردي حالت‌هاي مختلف الكترواسپري مي‌باشد، براي اتانول مايع كه به عنوان يك سوخت پاك پركاربرد مي‌باشد در دامنه‌ي وسيعي از دبي بين 0-80 ml⁄h و ولتاژ بين 0-8.5kV رسم مي‌شود. لازم به ذكر است كليه مطالعات پيش رو شامل بر شناسايي حالت‌هاي پاشش و دامنه‌ي تغييرات آنها براساس عكسبرداري به روش سايهنگاري توسط يك دوريبن سرعت بالا و يك دوربين با وضوح تصوير بالا از پديده الكترواسپري انجام شده است. در چينش حاضر مشاهده شد براي همه‌ي دبي‌ها در ولتاژهاي كوچك‌تر از 3kV حالت چكيدن كه گاهي به همراه حالت هم‌نژاد است ايجاد مي‌گردد، در ولتاژهاي بين 3-4kV شاهد حالت دوكي شكل خواهيم بود و براي ولتاژهاي بزرگتر از 5.5kV حالت جت چندگانه را شاهد هستيم. باقي حالت‌ها در حدفاصل ولتاژ 4-5.5kV رخ مي‌دهد.

Electrospray is an atomization method which produces monodisperse and fine droplets by applying a high potential difference between a nozzle and a counter electrode. Therefore liquid meniscus shows different behaviors when flow rate or applied voltage varies in the electrospray method. Here we report experimental study of these modes based on observation of the liquid meniscus shape emitted from the nozzle. The formation of different modes is reported and forces acting on the meniscus in each mode is discussed. In this work classification of electrospray modes is reviewed for a wide range of flow rates, between 0 􀵆 80ml􀎤h, and voltage, between 0􀃭8.5kV. Electrospraying of ethanol is studied as a promising clean fuel for a wide range of voltages and flow rates. Formation of dripping, sibling, spindle, micro spindle, intermittent cone jet, oscillating jet, precession, cone-jet, multi jet, simple jet and ramified jet modes are observed. It should be noted that throughout this study such as identification of mode shapes has been done based on taking photos of electrospray phenomenon using the method of shadowgraphy, and this method has been done by using a high speed and a high resolution camera. In present configuration, for all flow rates, the dripping and sibling mode is utilized for all of voltages which are lower than 3kV, for voltages between 3􀃭4kV the spindle mode will be seen and for the voltages which are more than 5.5kV the multi jet mode will be observed. There are the other mode shapes for voltages between 4􀃭5.5kV.