液体物性对静电喷雾雾化性能的试验研究

为研究液体物理属性对静电喷雾雾化性能的影响,文中使用流量阀和高压设备分别控制溶液流量和环形电极所施加的充电电压,在相同荷电条件下,使用不同的液体进行射流荷电喷雾试验,通过PDA测量系统对比分析了充电电压和液体物性对雾滴粒径分布的影响规律.结果表明:在一定的电压范围内,随着电压升高,喷嘴周围的电场强度增加,液体感应所带电量升高,大液滴被雾化为更加细小的带电雾滴.溶液的电导率是影响雾滴尺寸的重要因素,电导率越大,液体受到的电场力也就越大,所形成的带电雾滴尺寸就越小,但当溶液的电导率较小时,荷电电压对雾滴粒径分布起着主要作用.溶液的黏度和表面张力对液体雾化具有抑制作用,同一荷电条件下,随着表面张力和黏度的降低,雾滴粒径也随之减小.     

小尺度荷电喷雾系统雾化区场强分布特性分析

荷电喷雾燃烧技术对于促进微小尺度条件下液体燃料稳定与充分燃烧具有重要意义。基于喷嘴内径为0.9 mm的新型结构小尺度荷电喷雾燃烧器,开展了单电场及组合电场作用下乙醇燃料的荷电喷雾实验,测量了稳定"锥-射流"雾化模式下雾化区的雾化角。实验结果发现在相同乙醇流量下,采用组合电场燃烧器时的雾化角大于采用单电场时的雾化角,表明环形电极的引入可提高乙醇的雾化效果。荷电喷雾空间电场是由高压组合电极和空间电荷共同作用产生的,电极参数和空间电荷对空间电场分布均有重要影响。根据均匀带电细圆环电势和场强公式,将有限长薄圆柱面视为均匀带电细圆环的集合,利用叠加定理和椭圆积分的方法,计算出组合电极诱导电场在雾化区的场强分布。空间电荷作用产生的电场由喷嘴形成的雾锥区形状和带电量决定。计算结果表明,环形电极在雾化区产生的场强是轴对称的极不均匀的场强。当喷嘴电压处于一定值时,增大极距和环形电极的电压,组合电极的诱导电场强度大小有明显增强的作用,场强角度有明显变化。空间电荷产生的场强也是轴对称的极不均匀的电场强度,与电极诱导电场相比其作用不容忽视,尤其靠近金属网附近,空间电荷产生的电场起主导作用。组合电极条件下的荷电喷雾空间电场强度比喷嘴单电极作用下的荷电喷雾空间场强有明显的增强。选择1 mm的极距和环形电极的电压有利于荷电喷雾系统形成稳定的"锥-射流"雾化模式。     

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。     

等离子体荷电喷雾的雾化机理与效果分析

阐述了环形电极电场中液滴的荷电雾化过程及破碎机理,并通过改变电压、极距、电极针数和电极直径等参数进行荷电雾化试验研究,揭示液滴荷电及雾化特性与诸影响参量的关系。结果表明,雾滴数量中径随着电极针数的增加、极距的增大、电极直径的减小而减小。当未加荷电电压时,雾滴扩散比RD为0.662,雾滴粒径较大、粒谱较宽;当荷电电压增大到20kV时,雾化液滴的数量分布曲线与体积分布曲线基本接近,雾滴粒径变小、粒谱变窄,雾滴扩散比达到0.813,雾滴分布均匀度明显提高。     

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。     

电极环直径的射流喷雾感应荷电效果试验

为研究感应荷电状态下环形电极的直径对雾滴荷电性能的影响,使用流量为4.92 m l/s的标准喷头,在相同的喷雾压力和液体介质的条件下,采用5种不同尺寸的电极直径和不同的安装位置,进行射流荷电喷雾,用网状目标法收集并测量群体雾滴的电流和质量,用荷质比评价感应荷电性能,通过分析荷电试验过程中的荷电电压和电极环直径对荷电量的影响,显示荷电过程中荷质比与荷电电压存在显著的正比关系,且随电极环径的不同而异;同时荷质比与电极直径间也存在显著线性相关.进一步分析了荷质比随电极尺寸改变的变化率,建立电极环径系数计算公式,为电极的结构设计、参数优化、荷质比定量计算和分析评价提供科学依据.     

感应荷电中环形电极参数影响的实验研究

研究了在感应荷电状态下环形电极的直径和安装位置对雾滴荷电性能的影响,试验在相同的喷雾压力和液体介质的条件下进行,采用5种电极环径和5种安装位置进行全因素射流荷电喷雾,应用网状目标法测量群体雾滴电流,用荷质比评价感应荷电性能,详细分析荷电电压、电极环直径和安装位置对荷电量的影响.试验结果表明:荷电量与荷电电压成正比并随电极的安装位置前移而增大、电极环直径的增大而减小,并且存在明显的线性关系;通过进一步分析,提出荷电系数计算经验公式.     

小尺度荷电锥—射流场强分布特性研究

基于微小尺度荷电喷雾燃烧系统,进行了组合电场下乙醇的荷电雾化实验,得出了稳定的锥-射流雾化模式,并基于该模式,进行了理论分析计算。借助直角坐标系与极坐标的关系,采用椭圆积分的方法,求解出组合电场下射流区的场强分布。研究结果表明:环形电极在射流区产生的场强在喷嘴中心处产生的电场强度最大,环形电极圆心处的场强为0 V/m,当其他条件相同时,场强随着半锥角的增大而增大。环形电极的半径远大于喷嘴半径,极距较小,环形电极在射流区产生的场强与喷嘴电极所产生的场强相比可以忽略。在球坐标系φ为0°~49.3°范围内,射流区的电场强度电场分布是轴对称的极不均匀的场强,喷嘴中心处值较小,周围场强较高,利于雾滴荷电,改变环形电极电压参数,对射流区的场强分布没有影响,但对雾化区的场强起到了明显增强作用。     

荷质比对荷电雾滴沉积分布影响的初步研究

自制静电喷雾系统,采用自制环状电极通过感应充电方式对雾滴充电,调节充电电压得到试验要求的荷质比,对距离喷头550mm的模拟植株喷雾,研究对靶喷雾荷质比对雾滴沉积分布的影响。结果表明:静电喷雾较常规喷雾能够有效改善荷电雾滴的沉积分布效果;随着雾滴荷质比的增加,荷电雾滴向靶标集中,改善喷雾效果,且随着荷质比的增大,喷雾最大距离减小。     

感应式高压静电喷头雾滴荷电效果影响因素分析

为研究如何在有限的充电电压下获得良好的雾滴荷电效果,首先建立了雾滴荷电过程的等效模型,对影响雾滴荷电效果的关键性参数进行理论推导;然后采取圆环形和仿形两种电极形式,取3个高压电极的关键性技术参数,设计4种不同的高压电极方案;最后配合2、2.5mm两种不同的绝缘层厚度,为雾锥角为80°的空心圆锥雾喷头TR 80-04设计了8种不同的高压静电罩,用网状目标法与法拉第筒法结合的荷质比测量系统对其荷电比进行测量,以荷质比评价其荷电效果的优劣。结果证明:理论分析与试验研究达到了良好的一致性,仿形电极的荷电效果明显优于圆环形电极,且电极宽度、电极中心到喷口的轴向距离与雾滴荷质比正相关,为高压静电罩的合理设计提供了可靠的理论和试验依据。     

荷电喷雾电晕电极诱导电场数值计算与分析

为深入研究电晕荷电喷雾产生电场的分布情况,针对电晕荷电喷雾中常用的多针组合式电极,采用电荷模拟法,运用matlab软件编程,对电极诱导电场进行数值计算,得出了电场中任意点的电势、场强值及其分布图。通过计算分析发现,电晕放电产生的静电场是极不均匀的;场强由电极结构参数-极径、电极尖端曲率半径、电极电压、针状电极的个数以及电极环中心距地面的垂直高度决定;雾滴从喷嘴到靶标的输运过程中,电晕电极产生的电场仅在输运初始阶段对雾滴的运动起主导作用。     

静电雾化喷头喷针布局方式的分析与优化

静电雾化喷头中喷针排布方式的设计与优化对提高农药雾化效率有着至关重要的作用,以此为目标文中对特定参数的静电雾化喷头提出了3种喷针布局方式,建立多针喷嘴为平板电极电场求解模型,以Ansoft Maxwell电磁场分析软件为工具,获得了3种静电雾化喷头周围平面电场强度分布云图以及特殊路径电场的分布曲线,针对电场分布更优的排布方式进一步对喷针的排布密度进行了仿真,并对6种喷针布局的喷头进行了水溶性溶液的静电喷雾试验.结果表明:在其他条件不变的情况下,与正方形阵列、六边形阵列相比,选择圆周阵列且采用更小的分布半径能够产生更好的液滴粒径分布,考虑到实际应用,过于紧密的排布会产生的过小针距,这将容易使针尖周围的空气击穿从而影响雾化过程,故采用半径为6 mm的圆周阵列方式最为合适,该试验结果与模拟计算结果基本一致.     

静电喷头电极对雾滴沉积效果的影响

静电喷雾技术可有效提高雾滴在作物表面的沉积率。为此,针对ARAG圆锥雾型喷头设计了一种圆锥形充电电极,实现了对雾滴感应充电的功能。对搭载该充电电极的喷头进行喷雾沉积性能试验,并对喷雾压力、充电电压和喷雾高度3个因素进行了正交试验,通过极差分析、方差分析得出了3种因素对雾滴沉积率的影响显著性由大到小依次是充电电压、喷雾压力、喷雾高度。静电喷雾雾滴的沉积效果的最优组合为:喷雾压力0.3MPa,充电电压10kV,喷雾高度50cm;该组合下的得到的最佳沉积率为60.12%。本研究为大田中的实际喷雾效果的提高提供了理论和数据的支持。     

航空双喷嘴静电喷头的设计与试验

针对航空静电喷雾装置采用的双喷嘴静电喷头进行了结构设计,从理论上分析了双喷嘴环状电极诱导的空间电场对雾滴粒径及荷电效果的影响。建立了泵-喷头-粒径分析-荷质比测量系统,对双喷嘴静电喷头的喷雾特性进行了试验分析。试验表明,当充电电压为10kV时静电喷雾可以产生分布均匀、平均体积中径为81.8μm的小雾滴,并可获得2.65mC/kg的最大荷质比。     

农药雾滴电晕荷电技术的理论研究

探讨了防治农林病虫害的静电喷雾技术,就其关键技术雾滴荷电技术从电晕荷电机理以及带电雾滴输运特性方面进行了理论分析,获得了增加电场强度、提高粒子浓度、改善药剂导电性和提高带电粒子动能是提高雾滴电晕荷电效果的有效方法.同时,解决了静电喷雾过程带电雾滴带电量不足及输运项低下的问题,提高了药液的利用率,为今后进一步开展静电喷雾研究、实现农林经济可持续发展奠定基础.