مطالعه تجربی بر روی الکترواسپری مخلوط اتانول-آب با غلظت‌های مختلف با تصویربرداری پرسرعت

با توجه به کاربردهای گسترده و گوناگون الکترواسپری در جنبه‌های مختلف زندگی انسان‌ها، این موضوع همواره مورد توجه محققان بوده است. در این مقاله، به بررسی تجربی فرآیند الکترواسپری برای مخلوط اتانول-آب با سه غلظت مختلف %70، %96 و %9/99 پرداخته شده است. در این مقاله، ابتدا مودهای مختلف الکترواسپری برای اتانول %70، براساس تصاویر پرسرعت گرفته شده؛ تعریف و توضیح داده شده‌اند. در قسمت دوم مقاله، به محاسبه دقیق زاویه مخروط و قطر جت مخروط تیلور برای ابتدا و انتهای ناحیه پایدار الکترواسپری مخلوط اتانول-آب برای سه غلظت %70، %96 و %9/99، پرداخته شده است. برای این منظور، از تصویربرداری پرسرعت و پردازش تصاویر حاصل از آن استفاده شده است. درنهایت، زاویه مخروط و قطر جت خروجی از مخروط برای این سه سیال برای تمامی نقاط شروع و پایان ناحیه پایدار الکترواسپری در دبی‌های 1/0 تا 1 میلی‌لیتر بر ساعت محاسبه شده است. میانگین قطر جت برای تمامی نقاط ناحیه پایدار برای سیالات اتانول %70، %96 و %9/99، به ترتیب برابر 34/43، 33/78 و 31/70 میکرون می‌باشد. علاوه بر این، میانگین زاویه مخروط برای تمام نقاط ناحیه پایدار نیز برای سیالات اتانول %70، %96 و %9/99، به ترتیب برابر° 87/26،° 85/80 و° 84/13 می‌باشد. بنابراین، بیش‌ترین مقادیر زاویه مخروط و قطر جت مربوط به اتانول %70 و کم‌ترین آن مربوط به اتانول %9/99 می‌باشند.

experimental investigation on the geometrical characterization of the cone-jet mode of electrospray of ethanol-water mixtures with different concentrations by high-speed imaging

due to the vast and diverse applications of electrospray in various aspects of human life, this subject has always been of interest to researchers. this article discusses the experimental investigation of the electrospray process for the ethanol-water mixture with three different concentrations of 70%, 96%, and 99.9%. in this article, different electrospray modes for 70% ethanol, based on high-speed images, are defined and explained. for three concentrations of 70%, 96%, and 99.9% of the ethanol-water mixture, the taylor cone angle and the jet diameter at the onset and end of the stable electrospray region have been calculated. for this purpose, high-speed imaging and processing of the resulting images have been utilized. the cone angle and the diameter of the jet exiting from the cone for the three fluids have been calculated for all onset and end points of the stable electrospray region for flow rates ranging from 0.1 to 1 ml/h. the average jet diameter for all points of the stable region for 70%, 96%, and 99.9% ethanol fluids is equal to 34.43, 33.78, and 31.70 microns, respectively. additionally, the average cone angle for all points of the stable region is 87.26°, 85.80°, and 84.13° for ethanol fluids, 70%, 96%, and 99.9%, respectively. therefore, the highest cone angle and jet diameter values correspond to 70% ethanol, and the lowest values correspond to 99.9% ethanol.