随着制造技术的进步,微机电系统得到迅速发展,微小型设备在诸多领域发挥着重要作用,设备体积的缩小对供能系统的要求不断提高,传统化学电池存在能量密度低的弊端,基于燃烧的微型供能系统具有能量密度高、续航时间长等优点,有望替代化学电池,具有良好的应用前景,微小型燃烧器的研究与开发是目前的一个热点,液体燃料热值高、易于存储,优势明显。荷电喷雾技术破碎的雾滴具有良好的单分散性,且可以通过静电场控制雾滴的运动,适用于小流量液体燃料的分散。以无水乙醇为燃料,运用荷电喷雾技术,采用喷管-环形电极-接地网格荷电结构,设置乙醇流量3.50 ml/h,通过调节环形电极电压,在环形电极电压分别为4.80 kV、5.00 kV、和6.00 kV下,对锥-射流模式、偏移射流模式和多股射流模式下的荷电喷雾开展了实验研究,并在此基础上对两种燃烧器的性能进行实验研究。利用PDA对雾滴粒径和速度进行测量,不同喷雾模式下平均粒径分别为13.33μm、7.48μm和4.46μm,雾滴粒径波动小;且距离喷管出口越近,速度的波动越大。根据喷雾粒径和速度对雾滴蒸发寿命和燃料停留时间进行估算,发现在不同工况下燃料停留时间均大于蒸发寿命。单网格燃烧器火焰呈圆形片状稳定在网格附近,火焰直径随当量比增大而降低,约从12 mm缩小至6 mm,可燃当量比区间为0.8~1.6。在相同的喷雾模式下,火焰温度、热损失、燃烧效率均随当量比的增大先上升后下降,在当量比等于1时达到最大,热效率随当量比整体呈下降趋势。不同喷雾模式相同当量比下,火焰温度、热损失、燃烧效率在锥-射流模式下最高,最高燃烧效率达92.53%,其次是偏移射流和多股射流模式。单网格燃烧器中热效率在相同当量比下比较接近。双网格燃烧器中存在单火焰和双火焰两种模式,临界当量比为1.3。双网格燃烧器火焰直径基本不随当量比变化,稳定在12 mm左右,可燃当量比区间为0.7~1.6。在相同的喷雾模式下,燃烧处于单火焰模式时,火焰温度、热损失、燃烧效率均随当量比的增大先上升后下降,在当量比等于1时达到最大,随着当量比的进一步增大,燃烧效率、热效率快速升高,随着缓慢下降。相同当量比不同模式下,锥-射流模式下燃烧效率最高,最高燃烧效率达93.58%,其次是偏移射流和多股射流模式。双网格燃烧器中锥-射流模式和偏移射流模式下燃烧效率差别很小,但偏移射流模式下热损失较低,因此偏移射流模式下热效率高于其他模式。两种燃烧器中热损失比例范围为30%~50%,远大于常规尺度燃烧器,辐射热损失是壁面热损失的主要形式。单、双网格荷电喷雾燃烧器均能实现小尺度下乙醇的良好雾化、蒸发与燃烧。锥-射流喷雾模式下喷雾粒径和速度分最为均匀,且可以达到良好的燃烧效果。双网格设计拓宽了稳燃区间,提高了燃烧效率和火焰稳定性,相比单网格燃烧器性能更加优越。