Dynamics of Charging of Dielectric Liquid Drops in a Corona Discharge Field

Yıl 2024, Cilt: 7 Sayı: 2, 159 - 163, 31.12.2024

Hafiz Alisoy , Hasan Demir , Gülizar Alisoy

https://doi.org/10.55581/ejeas.1588810

Öz

The development of innovative electrojet technologies based on the formation of sequential flows of monodisperse droplets in the working environment remains among the current problems today. In this study, it has been determined that in the “needle-plane” electrode system where corona discharge occurs. The charging kinetics of spherical particles are investigated in this system. These particles were created under equal conditions for various dielectric liquids. The spherical particles had different radii and different relative dielectric permittivities. The study determined that the charging kinetics of these particles differ. This difference depends on the polarity of the small radius electrode. In particular, the effective ionization coefficient in an electronegative gas environment (e.g. in air) where corona discharge occurs, it has been shown that when the needle electrode has a negative polarity, the amount of charge accumulated on the spherical particle is higher compared to the positive polarity case.

Anahtar Kelimeler

Attachment coefficient, Corona discharge, Townsend ionization coeffıcıent

Korona Deşarj Alanında Dielektrik Sıvı Damlacıklarının Yüklenme Dinamiği

Öz

Çalışma ortamının monodispers damlacıklarının ardışık akışlarının oluşumuna dayanan yenilikçi elektrojet teknolojilerinin geliştirilmesi günümüzde güncelliğini koruyan problemler arasında yer almaktadır. Bu çalışmada, korona boşalmasının gerçekleştirildiği “iğne- düzlem” elektrot sisteminde, küçük yarıçaplı elektrotun polaritesine bağlı olarak, incelenen dielektrik sıvılar için eşit koşullarda oluşturulan farklı yarıçaplara ve farklı bağıl dielektrik geçirgenliklere sahip küresel parçacıkların yüklenme kinetiğinin farklılık gösterdiği tespit edilmiştir. Özel durumunda, korona deşarjının gerçekleştirildiği bir elektronegatif gaz ortamında (örneğin hava ortamında) etkin iyonlaşma katsayısının da dikkate alınmasıyla, iğne elektrotun negatif polariteye sahip olması durumunda küresel parçacık üzerinde biriken yük miktarının pozitif polarite durumuna göre daha yüksek olduğu gösterilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Bağlanma katsayısı, Corona boşalması, Townsend iyonlaşma katsayısı.

Kaynakça

• Vereshchagin, I. P., Levitov, V. I., Mirzabekyan, G. Z., & Pashin, M. M. (1974). Fundamentals of Electrogasdynamics of Disperse Systems. Energiya, Moscow, 478.
• Razevig, D. V., & Sokolova, M. V. (1977). Analysis of Onset and Breakdown Voltages of Gas Gaps. Energiya, Moscow.
• Juvarli, C. M., Gorin, Y. V., & Mekhtizade, R. N. (1988). Corona discharge in electronegative gases. Elm, Baku, Azerbaijan, 143.
• Bortnik, I. M., Vereshchagin, I. P., & Vershinin, Y. N. (1993). Electrophysical Fundamentals of High Voltage Technique.
• Vasilyak, L. M., Vereshchagin, I. P., Glazkov, V. V., Kononov, I. G. E., et al., (2003). Investigation of electric discharges in the vicinity of a charged aerosol cloud and their interaction with a laser-induced spark. High temperature, 41, 166-175p.
• Alisoy, H. Z., Yesil, A., Koseoglu, M., & Unal, I. (2011). An approach for unipolar corona discharge in N2/O2 gas mixture by considering townsend conditions. Journal of Electrostatics, 69(4), 284-290.
• Alisoy, G., Öntürk, N., & Alisoy, H. (2021). The Mathematical Modeling of the Charging and Deposition of Aerosol Particles in a Corona Field. European Journal of Engineering and Applied Sciences, 4(2), 57-60.
• Alisoy, H. Z., Alisoy, G. T., Hamamci, S. E., & Koseoglu, Murat (2004). Combined kinetic charging of particles on the precipitating electrode in a corona field. Journal of Physics D: Applied Physics, 37(10), 1459.
• Gündüz, G. Ş., Göktepe, F., Alisoy, H., & Göktepe, Ö. (2023). An Investigation of The Effect of Collector Plate Material and Thickness on Electrospun Fiber Fineness Including A Theoretical Analysis. International Journal of Engineering and Innovative Research, 5(3), 223-236.
• Alisoy, H. Z., Alagoz, S., Alisoy, G. H., & Alagoz, B. B. (2012). A numerical method for the analysis of polydisperse aerosol particles charging in a coaxial electrode system. Journal of Electrostatics, 70(1), 111-116.
• Alisoy, H. Z., Alisoy, G. T., & Koseoglu, M. U. R. A. T. (2005). Charging kinetics of spherical dielectric particles in a unipolar corona field. Journal of electrostatics, 63(12), 1095-1103.
• Alisoy, H. Z., Alagoz, B. B., & Alisoy, G. H. (2010). An analysis of corona field charging kinetics for polydisperse aerosol particles by considering concentration and mobility. Journal of Physics D: Applied Physics, 43(36), 365205.
• Koseoglu, M., & Alisoy, H. Z. (2011). The analysis of the charge on a cylindrical dielectric particle in unipolar corona field. Journal of Electrostatics, 69(3), 176-179.
• Zheng, C., Chang, Q., Lu, Q., Yang, Z., Gao, X., & Cen, K. (2016). Developments in unipolar charging of airborne particles: Theories, simulations and measurements. Aerosol and Air Quality Research, 16(12), 3037-3054.