负电晕等离子体放电机理及其在静电涂油机中的应用.pdf

第 31卷第 6期 武 汉 科 技 大 学 学 报 Vo1．31。No．6 2008年 l2月 JournalofWuhanUniversityofScienceandTechnology Dec．2008 负电晕等离子体放电机理及其 在静电涂油机中的应用 高全杰 ，杨 琳，王家青 ，张守虎，李 伟 (武汉科技大学机械 自动化学院，湖北 武汉 ，430081) 摘要 ：以武汉科技大学研制的静 电涂油机为研究平 台，对静 电涂油机 中负电晕等离子体放 电机理进行研究，分 析放 电过程中的各参数特性，并对涂油室击穿条件进行了讨论。结果表明，该计算、分析和推导不仅得到了放 电各参数关系曲线并验证了涂油室中最大场强产生的位置，而且对静 电涂油机中的油液荷 电、荷 电雾化的进 一 步研究有着一定的指导意义。 关键词 ：负电晕等离子体；放 电机理 ；静 电涂油机 中图分类号 ：O461．2 文献标志码 ：A 文章编号 ：1674—3644(2008)06—0628—05 静电涂油机是利用高压静 电负电晕放电原理 放 电方式产生的等离子体就叫做负电晕放电等离 进行油液喷涂的产品，其主要用于板带 的喷涂 。 子体，而该放电过程被称为负电晕等离子体放电。 静电涂油机的最终 目标是将防锈油液喷涂在板带 在负电晕放电过程中，电压升高到一定程度 ， 上，而板带喷涂质量 的好坏主要 由喷涂均匀度和 电流突然增加 ，表示发生了某一种形式的电离 ，这 油液吸附性这两项指标来决定 。以静电涂油机为 种规则的电流脉冲，称为特里切尔脉冲Ⅲ 。因此 ， 研究平台，有很多研究者对影 响这两项指标的因 特里切尔脉冲放电是负电晕放 电的初级 阶段，也 素进行了研究，但 以研究喷涂结构 和油液荷 是较为重要的阶段 ，在静电涂油过程中，油液荷电 电雾化_4 居多。在涂油室结构一定 的情况下， 雾化大部分发生在该阶段 。 应该先考虑涂油室 的高压负电晕放 电现象，这一 2 负电晕等离子体放电机理在静电 现象决定下一步 的油液荷 电，而油液荷 电从根本 上决定油液的喷涂。鉴于这一原因，本文对静电 涂油机中的应用 涂油机中涂油室气体放电现象进行了研究。 由于负电晕放 电等离子体的集体效应，在电 晕放电过程中等离子体以电子崩形式运行，涂油 1 负电晕等离子体放 电机理 室中不问断地上演电子崩从产生到寿命终止，即 电晕放电，有时被称作单极放电，发生在处于 特里切尔脉冲，脉冲频率即为电子崩的生命周期 。 电击穿点之前的电气受压状态中的尖端、边缘或 此即为涂油室中电晕放电机理 ，它决定着下一步 丝附近的高电场区，是汤森暗放 电的一个特征 。 的油液荷电过程。 通常负电晕放电时 ，开始产生 电晕放电的起晕电 图1为涂油机梁板电极模型 。本研究 以静电 压低而击穿电压高，且有较大的电晕离子电流，有 涂油机为试验和研究平台，涂油机 中核心部件为 效工作电压范围较正电晕 的宽，有利于装置的正 梁板电极。为使涂油机 中防锈油荷电雾化和喷 常运行。 涂 ，采用负高压尖端电极放电，其中涂油刀梁的刀 等离子体是物质的第 四态，即电离子的 “气 H宽度为 0．2mm。为方便计算与分析，拟用针 体”，它呈现出高度激发的不稳定态 。等离子体是 板电极模型代替涂