بررسی تجربی اثر هدایت الکتریکی سیال در فرآیند الکترواسپری

الکترواسپری پدیده ی تولید قطرات به کمک میدان الکتریکی است.با توجه به کاربردهای وسیع فرآیند الکترواسپری در زمینه های مختلف، مطالعه این پدیده به کنترل بیش تر بر قطر قطرات تولید شده و رفتارهای الکتروهیدرودینامیک مایع خروجی از نازل می انجامد. با توجه به این که میدان الکتریکی در این فرآیند نقش مهمی دارد، ویژگی های الکتریکی و رسانایی سیال اسپری شونده نیز بسیار تاثیر گذار است. سیالات از نظر رسانایی الکتریکی به سه دسته ی سیالات رسانا، نارسانا و رسانایی ناچیز تقسیم می شوند، به همین منظور از استیک اسید، تولوئن و اتانول با خلوص 96 درصد برای بررسی نقش رسانایی الکتریکی این سیالات استفاده شده است. برای توصیف بهتر پارامترهای موثر در فرآیند، اعداد بی بعد حاکم بر فیزیک مساله تعیین شده اند. عدد بی بعد نسبت زمان آسودگی بارالکتریکی به زمان مشخصه ی هیدرودینامیکی برای بررسی اثر رسانایی الکتریکی، عدد بی بعد کپیلاری الکتریکی برای بررسی اثر میدان الکتریکی و عدد وبر برای بررسی اثر دبی جریان حجمی در نظر گرفته شده است. سیستم الکترواسپری استانداردی جهت انجام آزمایشات طراحی و ساخته شده و با استفاده از یک دوربین پر سرعت رویدادها به ثبت رسیده است. در نهایت آزمایشاتی طراحی شده است تا بتواند اثر رسانایی الکتریکی را در کنار تاثیر ولتاژ، فاصله ی دو الکترود و دبی حجمی جریان بر قطر قطرات و مدهای الکتروهیدرودینامیکی به صورت تجربی بررسی نماید. آزمایشات نشان می دهد که با افزایش عدد بی بعد نسبت زمان آسودگی بار الکتریکی به زمان مشخصه ی هیدرودینامیکی موجب افزایش سرعت مهاجرت بارهای الکتریکی از توده ی سیال به سطح مشترک سیال خروجی از نازل و سیال نارسانای اطراف می شود و بنابراین قطر قطرات کاهش پیدا می کند. همچنین مشاهده می شود که تنش مماسی که در سیال با رسانایی ناچیز بوجود می آید، تاثیر زیادی بر اندازه ی قطر قطرات تولید شده و مدهای الکتروهیدرودینامیکی خواهد داشت.