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高压直流电桥从极地介电液的制备
高压直流电桥从极地介电液的制备
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JoVE Journal Engineering
The Preparation of Electrohydrodynamic Bridges from Polar Dielectric Liquids

高压直流电桥从极地介电液的制备

Full Text
27,178 Views
10:03 min
September 30, 2014

DOI: 10.3791/51819-v

Adam D. Wexler1, Mónica López Sáenz2, Oliver Schreer2, Jakob Woisetschläger3, Elmar C. Fuchs1

1Applied Water Physics,Wetsus - Centre of Excellence for Sustainable Water Technology, 2IRCAM GmbH, 3Institute for Thermal Turbomachinery and Machine Dynamics,Graz University of Technology

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Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

水平和垂直电水液桥是探索高强度的电场和极性液体介质的相互作用简单而强大的工具。基本的设备和操作实例,包括热成像图像,三个液体( 如水 ,DMSO和甘油)提出的建设。

该程序的总体目标是在两个充满纯极性液体的容器之间建立和研究电动流体动力学液体桥。这是通过首先将两个烧杯放在绝缘平台上,将它们靠近并填充纯极性液体来实现的。第二步是将纯铂电极浸入每个烧杯中。

接下来,在电极之间施加约 15 千伏的直流电压,从而在烧杯之间形成液桥。最后一步是将烧杯分开几厘米,以形成自由悬挂的液体连接。最终,这些实验表明,这些液桥具有明确的运行稳定性,具有复杂的流动模式,并基于高速、可见光和红外视频记录发射热辐射。

这项技术的影响延伸到环境科学、工艺技术和微生物学,因为相同大小的电场在自然界中很常见,并且可以用于先进材料的制造商。虽然这种方法可以提供对水、物理、化学和生物学的见解,但它也可以应用于其他系统。醇类、DMO 丙酮、甘油、任何具有强永久偶极矩和低电导率的液体。

戴上一次性无粉手套,为设置实验做准备,以防止设备受到污染。然后检查将与研究下的液体接触的任何表面是否干净。本视频将重点介绍一个水平桥系统,该系统由水平非导电表面上的两个可调节高度平台组成。

两个平台的高度应相同,其中一个平台固定到位。另一个平台安装在电动线性平台上,水平移动至少 25 毫米。绝缘亚克力板固定在每个平台的顶部,使其四周悬垂至少 10 毫米。

板材足够厚,以防止在计划的最大电压下击穿。现在准备电气设备。从正确连接的高压电源开始,并禁用其输出。

获得一根高压线和一根接地线,每根线的一端都焊接了一个鳄鱼夹。将一根电线连接到电源的高压和接地端子,保持鳄鱼夹的自由。Next 构建每个平台上的电极支撑。

对于每个支撑,将一根刚性绝缘棒夹在环形支架上,以便杆水平延伸到平台上。将高压线放在固定平台的支架上。将电线固定在支架上,使鳄鱼夹悬挂在平台上方。

将地线固定在另一个支架上,使其鳄鱼夹悬挂在移动平台上。接下来,将纯度大于 99% 的铂电极连接到地线鳄鱼夹上。将相同的铂电极连接到高压线。

下一步是在此处引入液体,去离子水。本实验使用两个 60 毫升结晶皿来盛放液体。在继续之前,将每个容器装满距离边缘 1 到 5 毫米的大约 67 克水。

使用电导率仪确保电导率小于每厘米 1 微西门子。准备好后,在每个绝缘平台上放置一个容器。将它们排列成它们在一个位置相互物理接触,在本例中是在喷口处。

接下来,调整平台高度,使液体仅接触铂电极,而不接触鳄鱼夹或电线。然后将铂电极放置在充满液体的容器中,使其距离将形成电桥的接触位置至少 15 毫米(如果需要)。将移液器吸头弄湿液体中,然后用它来润湿喷嘴,以帮助桥接点火。

在为实验通电之前,请检查其电气安全。此外,请确保所有表面都是干燥的,并且绝缘平台上没有液体。在电源输出仍处于禁用状态的情况下,为实验配置电源输出。

设置电流限制,以提供不超过 5 到 6 毫安的电流。此外,请确保将电源设置为提供零伏电压。然后启用电源的输出,并以每秒约 250 伏的速率缓慢增加电压限制。

监控船只并观察桥梁何时起火。发生这种情况的电压是近似的点火阈值。通过观察两个容器之间稳定的液体流来确认桥点火。

这个类似实验的高速视频提供了一个桥梁点火和建立稳定流动的例子。现在,根据液体的不同,将电压增加到 10 到 15 千伏,将电流增加到大约 1000 毫安,以调整电桥以进行扩展。完成后,使用平移阶段移动与地面终端连接的容器。

平移容器,使电桥在 30 到 60 秒内每施加一千伏电压延长 1 毫米,最高可达 25 毫米。如果需要,可以进行进一步的调整。桥扩展在类似实验的视频剪辑中进行了演示。

稳定的电桥可以持续数小时以熄灭电桥,禁用高压电源的输出,并等待几秒钟让电容器放电。拿起一根死棍,接近系统。使用死棒短接电极支架。

完成此作后,就可以安全地处理任何先前通电的绘制部分。以下是液态水水平电桥的电流电压关系。这些电桥的间隙为 0、5、10 和 15 毫米,因为电压从零开始上升。

稳定区域以一个较低的阈值为界,低于该阈值则不会形成液体桥,而一个上限阈值则为该阈值,超过该阈值,桥将不稳定。标记为 1 到 4 的插图显示了超出阈值上限的 15 毫米电桥的破裂。大多数伸出 5 毫米或更大的电桥的总功率耗散在 10 到 20 瓦之间。

在本热成像视频中,一个水平水桥在初始间隔为零毫米的系统中被点燃。一旦桥建立起来,电流会导致膨胀到几毫米的直径。当电桥伸出时,直径会经历低频波动。

可见的表面波提供了系统中高频振荡的证据。当不再为系统供电时,电桥会减小其直径。最终,不稳定性破坏了电桥并形成一串液滴,这些液滴在电场中迁移 发展后。

这项技术为水技术领域的研究人员探索电磁场如何影响水质铺平了道路。这座桥本身就是一个实验室,开辟了以前没有的新可能性。看完这个视频后,你应该对如何创建一个水平浮动液体桥有一个很好的了解,从而按照手稿中的描述创建一个新的液态进行实验,这些桥也可以垂直创建。

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物理 第91 漂浮水面的桥梁 极电介质液体 液体桥 电流体 热成像 介电电泳 电润湿 洲本的效果 阿姆斯特朗效应

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