植保静电喷雾技术发展现状与前景

静电喷雾技术作为现代农业的先进植保技术,相比于普通喷雾施药技术在雾滴沉积率、分布均匀性和药液利用率等方面体现出较好的改善效果,是未来农业可持续发展过程中实现节能减药、降本增效的重要技术手段。为此,对植保静电喷雾技术的发展进程进行了详细梳理,对比介绍和分析了静电喷雾3种荷电方式的基本电工学原理及其技术优缺点;追溯和介绍了国内外学者在药液荷电雾化、荷电雾滴输运、荷电雾滴与靶标的交互沉积3个方面的研究进展,并简要介绍了国内外已有的植保静电喷雾商业化产品和各式静电喷雾样机;同时,深入剖析了植保静电喷雾技术研究和应用中存在的问题,探讨了后续研究中亟需解决的难点和未来可行的应用模式,以期为植保静电喷雾技术的后续研究和应用提供借鉴与参考。     

荷电电压、介质物性对静电雾化特征的影响

在毛细管-环状感应电极下,对多种介质在高压静电场中的静电雾化特性进行了试验研究.利用微量注射泵（ATI Orion M361）控制每次试验雾化溶液的流量,用高压发生器及电压读数仪（Q3-V型）准确控制所加的荷电电压,在不同电压下,研究了介质物性（电导率、黏度、表面张力）对液滴荷质比产生的影响,并深入分析了荷电电压、介质的物性参数对液滴荷质比的影响规律.结果表明：微流量情况下,在达到瑞利极限之前,不同液滴的荷质比在一定电压范围内随电压的升高而增大,并近似呈线性增长关系.介质的电导率是影响液滴荷质比的重要因素,电导率越大,荷质比随荷电电压增大得越快,但5%NaCl溶液与水的电导率相差近200倍,测得的荷质比却相差很小,说明当介质的电导率较小时,荷电电压对液滴荷质比起主导作用.介质的黏度对液滴的荷电能力有明显的抑制作用,而表面张力与液滴荷质比呈正比关系.     

液液系统中荷电射流不稳定性

针对生物柴油液液静电雾化乳化过程,建立了色散方程并应用Matlab进行数值计算,分析了水射流速度、荷电电压、水与生物柴油各自的黏度、表面张力对生物柴油中水射流不稳定性的影响.研究结果表明,在水-生物柴油系统中,提高水射流的速度或荷电电压,均能使界面波最大增长率增大,对应的最优波数也随之增加.水的黏度阻碍水射流的破碎雾化,而生物柴油黏度对水射流的破碎雾化却起着促进作用.水-生物柴油的界面张力越小,对液液静电雾化乳化过程越有利.在水-生物柴油液液静电雾化乳化实际应用过程中,除提高水射流速度和荷电电压外,提高水的温度同时尽可能地降低生物柴油的温度,可以形成粒径细小均匀离散相液滴,获得优质的生物柴油乳化燃油.     

高压静电喷雾灭菌的试验

运用高压静电雾化技术和轴流风送输运技术设计了高压静电喷雾消毒试验装置,以适应各种不同环境下的卫生防疫消毒需要．在实验室内进行了喷雾特性试验,得到了雾滴的平均粒径、雾滴荷质比及雾滴的流量密度等．试验表明：药剂荷电后,雾滴表面张力下降,内外压强差增强,雾滴容易发生二次雾化;同时其表面活性增强,改善了液体的雾化性能及雾滴捕集粒子的能力．进行了现场灭菌试验,对比了静电喷雾与传统喷雾的灭菌效果．结果表明,荷电明显改善了传统灭菌方式中药液施用量过大、存在消毒死角等缺点,有效改善药剂喷洒的均匀性,细化雾滴,使雾滴能够有效地捕捉细菌,提高了灭菌效率,减少了对环境的二次污染．     

环形电极结构对喷雾形态与荷电效果的影响

为研究环形电极结构对静电雾化的影响,对不同环形电极结构下的静电场进行实验研究,得到其锥-射流模式下的喷雾锥角及液滴荷质比。根据实验工况对不同环形电极结构下静电雾化装置产生的空间电场进行数值模拟,得到其对空间电场分布的影响。结果表明,随着环形电极内径减小或厚度增大,环形电极周围的径向电场强度增大,而轴向场强并未有明显变化;喷雾锥角和荷质比随环形电极内径的减小或厚度的增大而增大。环形电极厚度及内径的改变使空间电场分布发生变化,从而影响喷雾形态及液滴荷电效果。本研究可为提高液滴荷电效果、合理设计静电喷雾装置提供技术参考。     

石灰浆荷电雾化特性的试验

将静电效应引入石灰浆烟气脱硫中,是烟气脱硫技术发展的新途径.而对石灰浆荷电雾化特性的研究则是石灰浆荷电雾化脱硫技术的关键.首次应用三维粒子动态分析仪（3D- PDA） 建立石灰浆荷电雾化试验装置,测定了石灰浆荷电雾化后的速度和粒径分布特性.对不同的荷电电压和石灰浆流量进行了测试,并运用相关的数据处理方法,得到了荷电石灰浆滴的三维速度与粒径的相关和统计特性.结果表明静电效应的引入能很好地提高石灰浆雾化质量,同时提高了浆滴的速度以及改善了粒径分布的均匀性,在荷电电压为5～10 kV时效果尤为明显.     

荷电改善喷雾均匀性的实验研究

荷电喷雾技术在许多领域都得到了广泛应用,但对荷电喷雾的理论研究尚不深入。该项实验研究中设计使用了普通压力雾化喷 头、采用环状尖电极,测量了荷电喷雾的粒径和用ＰＩＶ测量其速度场,并与非荷电情况进行了比较,结果表明,雾滴荷电在提高喷雾均匀性、细化雾滴粒径等方面有明显效果。作为荷电喷雾的基础实验研究,该项研究为荷电喷雾理论的研究提供一定的试验研究依据。     

燃油荷电改善雾化的机理与试验研究

燃油荷电改善雾化是在发动机上节能降排的一种新尝试。本文从理论上分析了燃油荷电改善经的基本原理,设计了适当的荷电装置,并在荷电装置的基础上分析了尖端电极电压、燃油流速、桶状电极内径对荷质比的影响。最后在发动机气道试验台上用ＹＳＣ－１型运动粒子瞬态激光全息测试仪,拍摄了汽油带电荷雾化和不带电荷雾化时的粒子全息图,结果证明荷电后燃油雾化粒子的粒径变小,且尺寸统一。     

机采棉清杂系统的钉床式荷电装置与试验

针对机采籽棉清杂工序中荷电效果不佳的现实问题,提出了一种钉床式荷电方法。以MCU为主控制单元,设计了一款钉床式荷电控制系统。在荷电极板面上均匀分布且垂直于极板面的长度为5cm的金属钉,控制器控制静电发生器产生高压静电,通过荷电极板上的金属钉放电,将平铺在极板间的机采棉荷电。试验结果表明:与无金属钉的荷电极板相比,机采棉荷电均匀,荷电速度提高了8%,效果良好。该研究可为机采棉静电清杂应用提供参考。     

静电喷雾器的技术特点及使用注意事项

静电喷雾器是应用静电技术,在喷头与喷洒作物间建立起静电场,药液经喷头雾化后形成群体荷电雾滴,在静电场力的作用下,微细雾滴被强力吸附到作物叶片正面、反面和隐蔽部位。药液雾滴在目标物上的沉积率高、散布均匀,飘逸散失少。     

农药静电喷雾及雾滴沉降分布研究方法和评析

静电喷雾技术是农业病虫害防治的一种新兴技术,在国内也引起人们越来越多的关注.静电喷雾技术的关键就是使喷出的雾滴带电,研究内容主要包括液体的雾化、雾滴的运动和沉降3部分.液体静电雾化技术是液体在风送式、液力式或离心式3种雾化方式的基础上,使雾滴带电后进一步雾化.雾滴的运动要影响到雾滴的扩散,不同的喷雾环境(如电场、风速、温度和湿度)都会影响其沉降状态和分布的均匀性.雾滴沉降分布的好坏会直接影响到静电喷雾技术的应用领域和前景.     

静电技术在农业中的应用

静电技术应用于产业还是近代的事，目前已广泛应用于工业、农业和环境保护等领域，如静电喷涂、静电植绒、静电复印，以及静电除尘土等。为此，概述了静电技术在农作物种子处理、促进作物生长、农作物保护和农产品加工等方面的应用现状及存在的一些问题；指出了静电技术在农业领域中具有良好的发展前景。     

农用柴油机喷油器雾化性能点火检测系统研究

喷油器对农用柴油机经济性有重要影响,为了提高农用柴油机经济性和动力性,设计了以AT89C52单片机为核心的农用柴油机喷油器雾化性能点火检测系统。该系统通过外夹式压力传感器检测高压油管内压力波的方法确定点火时刻,实现了喷油器雾化性能检测。同时,用Matlab/Simulink对该系统进行了仿真,结果表明,系统响应速度快、稳定,符合设计要求。     

静电雾化理论及应用技术研究进展

以丰富的国内外资料为基础，结合作者所在的课题组近年的研究情况，分析与评述了国内外在静电雾化理论及应用技术上的研究进展。采用先进的实验仪器及技术的研究表明：静电雾化可以有效地提高雾化质量、喷雾流场特性。两相湍流理论及数值模拟的研究成果，对静电雾化理论起到很大的推动作用。静电雾化目前已扩展至燃烧、静电喷涂、纳米、薄膜制备等前沿研究领域。     

静电技术及其在农产品分级中的应用

随着科学技术的日益发展,各种农业技术得以广泛应用于现代化农业生产中。采用静电技术对农产品实施分级是指根据不同物料各自的荷电特性、借助不同荷电方法对不同物料实施分离,从而达到快速对物料进行分级的目的。为此,从静电技术的主要分类入手,对当前农产品分选原理展开分析,并介绍静电技术在籽棉残膜分选及茶叶分选等方面的应用原理和分级过程,以期为开发新型农产品分级设备提供重要借鉴。     

CFD技术在果树风送喷雾中的应用与前景分析

为了分析计算流体动力学(CFD)模型在果园风送式喷雾技术中的应用现状,探究了CFD技术在风机结构优化(包括叶片数、倒流结构、叶片受力、叶片安装角和风筒结构等)与性能预测(效率、噪声)方面的广泛应用,验证了k-ε标准模型的应用成熟性;此外,CFD技术在喷雾微观特性研究的应用验证了拉格朗日法研究气相与离散相相互作用的有效性,但目前研究还不能提供一次雾化机理的相关信息;在果树冠层内流场及药液沉积方面,验证了k-ε标准模型的适应性,但果树冠层对气流的湍流动能耗散研究不细致,而且缺乏雾滴在冠层中的沉积模型研究.文中展望了今后在风机结构优化与性能预测、雾化机理及果树冠层对喷雾气流的影响等方面的发展前景,提出与果树冠层特征相匹配的喷雾量与风速是未来的研究热点.     

黄瓜叶片喷雾药液持留量试

为研究喷雾药液在靶标植株黄瓜叶片上的流失点与最大稳定持留量,以炮塔式压力雾化轴流风送高压静电喷雾系统为试验平台,采用微称量法对其进行了测量.引用润湿方程的基本理论,对影响持留量的因素(喷雾距离、雾滴叶面接触角及施药量)进行了分析,探讨各因素对药液持留量的影响规律.试验结果表明:随着喷雾距离的增加,药液在黄瓜叶片上的流失点和最大稳定持留量先上升后下降,最大值均出现在距离喷头125cm处;药液雾滴在黄瓜叶片上的接触角θ、粘附张力β、粘附功W_a和临界表面张力γ_0的稳定值分别为85.07°、6.17mN/m、77.97mJ/m~2、61.23mN/m;黄瓜叶片持留量在施药量为1.26～3.36kL/hm~2范围内出现峰值,超过该范围后持留量随着施药量的增加而减少并逐渐趋于稳定.     

喷杆式喷雾机喷雾参数优化

在农业生产系统中,喷雾是一个复杂的物理过程,影响喷雾质量的因素错综复杂,难以给出一个适合各种情况的综合喷量.喷雾参数的优化旨在从众多的喷雾参数中分析找出影响喷雾质量的主要因素,并提出相对合理的取值范围,从而为农药的合理使用在技术上提供参考依据.     

超声雾化的研究现状及在农业工程中的应用

介绍了超声雾化的工作机理以及在各个领域的应用,对超声雾化的应用前景特别是在生物与农业工程领域的应用前景进行了展望,并且简要地介绍了江苏大学在该领域的最新研究成果.结果表明:超声雾化的雾滴尺寸细小,分布均匀,雾化效果容易控制,但也存在着一些不足之处,在进一步探索解决办法后,可望有更好的应用前景.