基于錐、扇型噴嘴的真空射流霧化特性研究.pdf

1、納米薄膜特別是聚合物有機納米復合薄膜，以其質量輕、柔韌性好及易于加工等特點在傳感器、太陽能電池、場效應晶體管和發(fā)光二極管等光電器件領域具有廣泛應用.傳統(tǒng)的蒸發(fā)和濺射等鍍膜方法由于存在高溫熱致燒蝕或分解等現象很難用于制備高分子聚合物有機薄膜。隨著納米材料和納米技術的發(fā)展，基于溶液的制膜方法主要有旋涂法、絲網印刷法、浸涂法、噴墨打印法、溶膠-凝膠法(sol-gel)法等，這些方法多是在大氣環(huán)境下進行，存在易污染、孔洞多及溶劑殘留等問題，影響

2、成膜質量及其光電器件的工作壽命和性能。真空環(huán)境可有效減少薄膜中空氣及溶劑殘留，真空噴射法充分利用真空條件及液相技術并可融合化學技術的優(yōu)點，是一種制備有機薄膜的新型方法，可制備質量輕、面積大、厚度均勻可控及表面光滑致密的單層、多層或梯度聚合物有機薄膜，具有良好的研究和應用前景。
　　現階段關于真空噴射的文獻多局限于對所得薄膜形貌和光電特性的表征，而噴嘴結構在很大程度上影響射流霧化效果，霧化效果的好壞直接決定成膜質量。本文從真空噴射法

3、制備聚合物有機薄膜出發(fā)，利用Fluent和Gambit軟件，以圓柱形噴嘴為基礎，分別對錐形、錐直形、拋物錐形、雙曲錐形四種錐型噴嘴和扇形、拋物扇形、扇直形、雙曲扇形四種扇型噴嘴下的真空噴射射流流場進行了模擬，分析了簡單直射式噴嘴結構對噴嘴性能、射流霧化結構參數的影響。發(fā)現錐型噴嘴較扇型噴嘴具有較大的噴嘴出口動壓力，射流速度和貫穿距離，對周圍氣體的卷吸作用較大，其性能優(yōu)于扇型噴嘴;直線段結構對液體具有集束、緩和作用，對噴嘴性能具有重要影響

4、。
　　基于錐直形噴嘴結構，本文初步建立并完善錐直形噴嘴的真空射流霧化數學模型，分析了噴射參數（真空室壓力、噴射壓力）和噴嘴結構參數（噴嘴直徑、直線段長度和收縮角）對真空射流霧化性能的影響。結果顯示噴嘴收縮角對噴嘴性能和射流霧化效果影響最大，并存在一最佳值(90°左右)，使得射流初始霧化錐角最大;噴嘴出口流量隨著噴嘴壓力的增加近似呈負二次冪增加;錐直形噴嘴出口體積流量與噴嘴直徑近似為二次冪增加關系，噴嘴直徑越小，射流霧化錐角越大。

5、
　　本文進一步在圓柱形、錐和扇型噴嘴的基礎上，研究了扇直錐形、扇錐直形、直錐扇形、直扇錐形、錐扇直形和錐直扇形六種復合噴嘴結構對真空射流霧化性能的影響;同時，在錐、扇型復合噴嘴的基礎上，對變截面流量噴嘴、撞擊式噴嘴和分流噴嘴下噴嘴內部流動過程和真空噴射過程進行了模擬分析。結果表明，以錐形漸縮結構作為出口的噴嘴具有較大的動壓力、出口速度、流量系數、射流速度和初始霧化錐角;撞擊式噴嘴的擋塊坡度較大時，造成對流體的阻礙作用，而坡度較小