双流体静电雾化因能耗低、喷雾靶标沉积率高、可控性强等优点,被广泛应用于喷涂印刷、农业植保、工业除尘和生物薄膜制备等工农业领域。常规感应静电雾化喷嘴喷雾荷电过程普遍存在着雾滴卷吸行为,尤其在高湿环境下高压电极表面更易卷吸水雾而发生放电击穿,不利于喷雾系统的安全稳定运行,限制了静电雾化技术在脱硫塔等高湿密闭环境内的推广应用。因此本文基于荷电多相流理论,设计了一种预期可以有效避免电极击穿的预混式双流体静电雾化喷嘴,并对其喷雾特性、荷电性能、破碎模式及流场结构等进行实验研究,主要研究工作如下:1.采用空气放电电离与液雾混合的荷电方法,设计了一种预混式双流体静电雾化喷嘴及喷雾系统。该喷嘴电极布置在喷嘴内部,具有两级混合腔,带电离子空气与破碎的液雾在二级混合腔中混合,在喷嘴内部实现液体荷电,避免了电极暴露在外部易卷吸水滴而放电击穿的问题,为高湿复杂烟气环境下静电喷雾系统的设计提供技术参考。2.根据设计的喷嘴与喷雾系统,采用激光粒度分析仪与CCD相机对其喷雾粒径、雾化锥角等喷雾特性展开实验研究,将内部流动特性与外特性联系起来,研究不同气液比(GLR)对应的外部流态规律,同时对荷电性能进行实验研究。实验结果表明:气液比对喷雾特性有着较为显著的影响,喷雾粒径随气液比增加呈指数减小,雾化锥角随着气液比增加呈现先增大后减小趋势;随着荷电电压增加,喷雾荷质比逐渐提高,喷雾的分散性及空间分布的均匀性明显改善;采用量纲分析的方法研究了雷诺数(Re)与无量纲直径之间的关系,结果显示两无量纲数呈线性关系。3.综合考虑喷雾流场的截面速度衰减、流场及涡量分布等表征喷雾特征的重要因素,采用PIV测速技术获得喷嘴不同气液比(GLR)及不同电压下的喷雾流场,对双流体静电雾化喷嘴流场结构进行分析,同时对比研究了喷嘴不同出口结构对喷雾流场的影响。实验结果表明:随着气液比的增加喷雾核心区内雾滴群高速运动区域增大,并由喷雾流场中上游向下游延伸,同时喷雾流场的湍流程度逐渐增强,喷雾集束性逐渐减弱,并衍生出较多尺度小且分散度高的涡;随着荷电电压的升高喷雾流场中不同区域流场变化存在差异,喷雾核心区随电压变化微弱,但液束边缘处扰动程度较为明显,表现为流线变得杂乱,产生较多小尺度涡;喷嘴出口结构为平孔时喷雾集束性更强,具有更远的贯穿距离,出口结构为锥槽时雾化锥角更大,流场湍流程度更剧烈。