喷头位置与孔径对尾气回收式烟雾机雾化的影响

烟雾机的雾化效果对病虫害的防治及环境保护具有重要的影响,在尾气回收式烟雾机的工作系统中,喷头的安装位置和喷头孔径是影响其雾化效果的主要原因。为此,试验分析了在定喷头流量和发动机定转速条件下喷头不同安装位置及孔径对雾化效果的影响,结果表明:喷头孔径在0.6~1.0mm范围内的不同喷头型号中,45°七眼喷头的均匀度值达到0.91,雾化效果最好;喷头安装位置在100mm处的VND与NMD数值在雾滴粒径最佳范围内,DR值为0.91,雾滴最为均匀。     

果园喷雾机五指式喷筒流场数值模拟与分析

为提高果园风送式喷雾机喷幅及整体施药效果,在课题组前期研究基础上设计了一种新型五指式喷筒。通过CFD仿真模拟对五指式喷筒内部的流场进行数值分析,对不同风机转速下喷筒进出口风速和Z=0截面上速度、压力展开对比分析。仿真结果表明:在风机3个转速下(1 450、1 080、960r/min),喷筒进口风量随风机转速的增大随之增加;各个转速下喷筒进出口流量差值很小,从而确定仿真结果可靠;五指式喷筒各个出风口风量相等;五指式的喷筒中气流出现紊流的区域较小,风速分布均匀,五指式喷筒内部压强分布均匀,各出风口之间变异较小。减少了风机能量损失,扩大喷雾机喷幅,满足了果园风送喷雾机的设计要求。     

尾气回收式烟雾机雾化的影响因素及能量回收试验研究

基于一台YN系列38CRD2型柴油发动机排气管加装尾气回收式烟雾机进行负荷特性试验,在安装烟雾机后,在定喷头安装位置和喷头型号的条件下,研究发动机转速、喷头流量、烟雾剂浓度的变化对尾气回收式烟雾机雾化效果的影响;通过排气管前后端温度变化及加装烟雾机前后油耗变化得到尾气能量的回收效率。试验得出以下结论：1）发动机转速由2000r/min上升至2800r/min的过程中,烟雾机正发烟,当发动机转速达到2400r/min上下时,烟雾机的雾滴颗粒粒径最佳;在定发动机工况下,当烟雾剂浓度从10%增加到50%时,发现不同的烟雾剂浓度同样可以使尾气回收式烟雾机发烟,为得到尾气回收式烟雾机的发烟效果,我们发现,烟雾剂浓度调整至10%~30%浓度范围内效果最佳,所以机器作业时烟雾剂的浓度可在此范围内适当进行调整。当烟雾剂浓度为30%时,尾气回收式烟雾机的雾滴颗粒粒径为最佳粒径,推荐选用此浓度的烟雾剂;试验发现喷头流量与雾滴粒径呈正相关关系,供药泵流量在2.5L/min-7.5L/min范围内烟雾机正常发烟,其中尾气回收式烟雾机喷头流量在为7.5L/min时喷头雾化较优。2）安装烟雾机后,油耗增幅为2.552%~3.882%,且增幅较小,当发动机转速在2200r/min~2400r/min时,此时发动机最为稳定且烟雾机雾滴颗粒粒径均匀;通过采集的前后端温度数据计算得出尾气回收再利用率为11%,能节约柴油发动机88g柴油,说明尾气回收式烟雾机可回收尾气中的能量,提高燃料利用率以达到节能减排的效果。     

渐缩式空气雾化喷嘴设计与仿真

为了提高喷嘴雾化效率,基于维多辛斯曲线理论,对喷嘴出口结构进行优化,研制出了一种新型渐缩式空气雾化喷嘴。利用Fluent软件基于DPM方法和标准湍流模型,模拟仿真了喷嘴雾化的速度分布和粒径分布,并分析不同喷嘴气液夹角对雾化效果的影响。分析结果表明:雾化气体速度在轴线方向随距离增大而明显减小,在径向方向上呈标准正态分布;当气液夹角α=20°时,雾化气体速度最大,液滴索特尔平均直径(SMD)最小,雾化效果最好。     

空气喷嘴流场数值仿真及特性研究

为了研究空气喷嘴参数对雾化流场的影响,运用Solid Works软件根据已有空气喷嘴的结构建立雾化流体域模型。通过计算流体动力学(CFD)仿真软件Fluent,采用标准的k-ε湍流模型,运用Ansys Icem软件划分非结构性四面体网格的方法,对空气喷嘴雾化流场进行仿真分析,比较在不同中心雾化孔直径与不同扇面孔进气压力下的雾化流场云图,得到不同空气喷嘴参数与雾化流场变化的一般规律,为今后空气喷嘴的结构改进研究提供一定的参考。     

基于ANSYS雾化喷嘴流场分析及参数优化

喷嘴是喷雾作业的终端件,也是核心部件之一。喷嘴的锥形面处是流场速度和压力变化的关键部位,喷嘴入口对喷嘴出口流量和速度有很大影响。为此,运用ANSYS软件模拟了液力式雾化喷嘴的内部流场和喷嘴外部雾化场雾滴分布和速度分布情况,对比分析了不同结构参数对喷嘴流场的影响,为喷嘴结构参数的合理选择提供了一定的参考。     

全塑喷雾机调压阀

调压阀是用来调节喷雾机液泵工作压力，提高喷嘴雾化质量的重要工作部件之一。目前国内生产的用于喷雾机上使用的调压阀只有与液泵固定联接的钢质调压阀，由于受安装位置的限制，调压阀必须与液泵一起安装在喷雾机药液箱的下方。这给驾驶人员的操作带来了很多不便，频繁的停车也影响了作业机具的生产效率．其结构简图见图1。图1调压阀结构图基于上述原因，我所开发研制出了一种结构简单，便于操作的全塑喷自机调压阀。通过生产使用，该阀效果良好，结构见图2。IH作原理喷自机作业时，药液靠泵压进入调压阀进波日，一部分药液流往出波日到喷…     

基于高速摄像技术空气喷嘴雾化特性研究

为提高农药有效利用率,基于2400×1500×1500(mm)透明雾化实验平台选用外混式空气雾化喷嘴,利用激光检测和高速摄相机拍摄,针对雾化液滴在3个自变量:气体压力、液体流量、液体温度工艺条件下,同时引入索太尔平均粒径(SMD)计算公式,展开喷嘴雾化液滴粒径特性影响的研究。并基于ANSYS Fluent17.0软件,仿真模拟喷嘴外雾化粒径。由实验获得了影响最佳工况液体流量15kg/h、气体压力0.20MPa、液体温度30℃。同时获得结论:随着液体温度、气体压力的增大,SMD值逐渐减小,雾化效果逐渐上升,农药利用率逐渐提高。     

静电喷嘴雾化特性与沉积效果试验分析

为了探究电极材料对静电喷嘴雾化效果和荷电性能的影响,确定设计的静电喷嘴的最佳作业参数,并明确静电作用对雾滴沉积效果的影响,以电极材料、电极电压、喷施压力和喷孔直径为喷施变量,针对设计的静电喷嘴进行室内雾化和沉积试验。研究结果表明:设计的静电喷嘴最佳电极电压为8 k V,最佳电极材料为紫铜,最佳喷施压力为170 k Pa;相比于非静电喷雾,静电作用开启后,静电喷嘴的有效喷幅增加约50 cm;在3个采样层的雾滴沉积密度依次增加了23、19、10个/cm2;在喷嘴雾化的所有雾滴中,粒径在50~120μm区间的雾滴受静电作用影响最大,静电作用开启后,此区间段内的雾滴沉积数量增加了约2倍,当雾滴粒径大于120μm时,雾滴沉积密度随雾滴粒径的增大呈下降趋势;沉积的雾滴主要是粒径在180μm以下的雾滴,因此适合最佳生物粒径为180μm及180μm以下的作物。     

生物柴油/正戊醇混合燃油喷嘴内流动特性模拟

为探究混合燃油理化性质差异对柴油机喷嘴内流动特性的影响,以4种不同掺混比的生物柴油/正戊醇为研究对象,采用混合多相流模型,对柴油机喷嘴内的流动情况进行数值模拟分析。结果表明:4种燃油的压力、速度和空化分布特性基本一致;随着正戊醇掺混比例的增加,混合燃油速度和气相体积分数大小在喷孔同一截面处均表现为增加趋势,向生物柴油中掺混一定比例的正戊醇,可以显著降低生物柴油的密度、黏度和表面张力,提高燃油在喷孔内的流动性、促进燃油的空化生成,提升燃油的雾化效果。      

基于Fluent仿真的喷嘴雾化锥角的数值模拟

为了研究制丝加料雾化过程中料液流量、雾化压力、料液温度与雾化锥角之间的关系,通过搭建载料雾化试验平台,针对喷嘴雾化在卷烟生产中常用工况下进行了试验,得到在不同气体压力、不同料液流量和不同料液温度情况下雾化锥角的数据和变化情况,再通过用Workbench Fluent仿真软件模拟出相应工况下的雾化锥角,提高了测得的雾化锥角的可靠性和精度,为卷烟制丝加料过程中的喷嘴雾化提供了科学依据。     

螺旋型喷嘴雾化及流量特性实验

分析了几种常用的表征液滴尺寸的参数以及喷嘴的流量及雾化特性,用因次分析的方法建立并回归了TF型喷嘴的雾化准则关系式。通过实验研究了TF6喷嘴的几种雾化液滴直径随喷雾压力变化的规律,建立了TF6喷嘴的流量与喷雾压力之间的关联式。实验表明,随着喷雾压力的升高,喷嘴的流量增大,雾滴的各种直径均降低,但喷雾压力对雾滴直径的影响是有限度的。     

弹性喷嘴变量喷头结构设计与参数模型

设计了一种弹性喷嘴的变量喷头,其喷嘴直径随压力的增大而变大,从而降低喷头的雾化程度。为研究确定弹性喷嘴锥形角、喷嘴直径、末端圆柱段长度、弹性材料厚度和喷嘴伸出量等主要参数,利用ANSYS建立了变量喷头及其内流道的三维实体模型,采用k-ε模型在CFX和ANSYS单向流固耦合中模拟喷头弹性喷嘴在不同工作压力,不同喷嘴直径组合下的内流道流场和喷嘴的变形过程,建立了工作压力、喷嘴直径变形和喷头流量等参数的关系模型。采用全面喷洒的方法对喷头样品进行了试验,通过测量喷头流量和喷头工作压力等,对模拟结果进行验证。     

SCR系统尿素水溶液喷雾分解影响因素数值模拟

为研究柴油机SCR系统的尿素水溶液喷雾分解规律,建立了SCR尿素水溶液喷射雾化模型,进行了尿素喷射及雾化过程的数值模拟,分析了排气温度、排气流量、喷射速率和喷嘴布置位置对尿素水溶液分解的影响。结果表明,随着排气温度的升高,排气管内壁尿素水溶液粒子密度逐渐降低,且排气管内壁出现尿素水溶液粒子堆砌的位置逐渐后移,NH3体积分数随排气温度的升高呈先升高后降低的变化趋势,400℃时的NH3体积分数较高;随着排气流量的增大,排气管内壁出现尿素水溶液粒子堆砌的位置明显后移,NH3体积分数降低;随着尿素水溶液喷射速率的增大,排气管内壁尿素水溶液粒子密度逐渐增大,NH3体积分数呈近似线性增加,排气管内壁出现尿素水溶液粒子堆砌的位置基本不变;随着距离喷嘴布置位置的增大,尿素水溶液粒子的热解和水解反应进行更为充分,NH3体积分数逐渐增大。     

旋转喷盘喷头喷嘴直径对喷盘转速和喷灌强度的影响

旋转喷盘喷头已经广泛应用于中心支轴式喷灌机上。针对旋转喷盘过高的转速可能导致喷灌范围减小以及喷灌强度增加问题,试验观测了不同压力(0.070、0.140和0.200 MPa)下安装7种不同直径的喷嘴(2.78、3.97、4.76、5.56、6.35、6.75和7.54mm)时的喷盘转速、喷头流量和喷洒半径。结果表明,(1)当工作压力为0.070、0.140和0.200 MPa时,喷盘转速分别为0.431~0.737、0.987~1.639和1.921~3.128r/min,喷嘴直径增大,喷盘转速也增大,喷嘴直径达5.56mm后,转速基本稳定;(2)喷盘转速随喷头流量的增加而增加,0.070、0.140和0.200 MPa下流量分别达0.714、1.135和3.023m3/h时,转速基本稳定;(3)当喷嘴直径大于5.56mm时,喷洒半径开始减小;(4)喷灌强度随喷嘴直径增加而增加。     

基于发动机尾气能量再利用式烟雾机对发动机性能的影响

针对传统的打药机械使用效果差、效率低、农药利用率低且操作人员容易中毒等这些问题,同时发现发动机燃气燃料利用率不高,燃烧不充分污染环境等缺点。设计出基于发动机尾气能量再利用的烟雾机,并对安装烟雾机后的发动机动力性、燃油经济性、排放性能进行研究。得出在发动机排气管上安装烟雾机后:发动机的输出功率和输出扭矩都有一定的降低,下降幅度分别为2.769%～4.105%和1.516%～3.686%,对发动机的动力性能影响不大;发动机的油耗率增加,增加幅度为0.917%～4.038%,但发动机燃油经济性要通过烟雾剂雾化效果与能量回收程度来衡量;发动机尾气中的CO和HC含量的上升幅度分别为7.692%～41.154%和70.690%～278.947%,NO_X的排放量出现降低情况,呈现为0.173%～0.218%的下降幅度,烟雾机的安装对发动机的尾气排放影响较大。     

新型脉冲式烟雾水雾机的研制

脉冲烟雾机具有防治效率高、用药量省等显著优点,但存在只能对油溶剂农药进行热力烟化,而无法对水基型农药进行热力雾化的问题。为此,针对现有脉冲烟雾机,根据脉冲发动机的工作原理、燃烧喷雾时的流场分布特征,理论分析以脉冲发动机为动力、集喷烟雾和喷水雾功能于一机的可行性。通过对供油系统、化油器、进气阀门和燃烧室结构的改进,成功研制出一种对油溶剂农药和水基型农药均适用的脉冲式烟雾水雾机,适应了果园内不同防治时期、不同剂型的施药要求。     

脉冲式烟雾水雾机工作频率影响因素研究

脉冲式烟雾水雾机以脉冲发动机为动力,可施放烟雾或水雾,从而满足植物不同生长时期的施药要求。脉冲式烟雾水雾机工作频率取决于其声学结构条件、加热条件以及药液烟化或雾化时反馈作用共同耦合时的振荡频率。如不满足任一条件或反馈扰动过大,则无法形成振荡系统,或使原有的系统停止振荡,从而导致发动机熄火。通过改变脉冲发动机油门开度、药液类型（用0#柴油和清水代替热雾剂农药和水雾剂农药）以及进入喷管内的药液流量,对脉冲式烟雾水雾机进行了工作频率的影响因素研究。结果表明,不喷药状态时,实际工作频率高于理论工作频率,平均相对误差为26.6%;喷药状态时,热雾剂或水雾剂农药进入喷管内热力烟化或雾化后,均会引起实际工作频率的下降,水雾剂农药雾化后工作频率的下降幅度大于热雾剂烟化后的频率下降幅度,水雾剂农药热力雾化比热雾剂热力烟化对原有脉动燃烧振荡系统的扰动大。据此重新构建了脉冲式烟雾水雾机喷烟雾或喷水雾工作频率的数学模型。喷烟雾和喷水雾状态下,工作频率与药液流量之间均呈负比例线性关系,其比例系数分别为-0.1357、-0.1157Hz·h/L;工作频率与燃油消耗率之间均呈正比例线性关系,其比例系数分别为38.58、30.73Hz·h/L。应用新构建的模型所引起的最大相对误差只有2.2%和1.4%,表明构建的工作频率数学模型可用于脉冲式烟雾水雾机在常规喷药量范围内工作频率的计算。     

PY_1 40型摇臂式喷头摇臂碰撞过程数值模拟

基于显式动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,建立了摇臂式喷头摇臂绕轴旋转、碰撞喷体的有限元分析模型,在3种摇臂转动角速度和喷体安装弹性橡胶垫与否的组合工况下,对摇臂与喷体的碰撞过程及动应力分布进行了计算模拟.结果表明,PY_140型摇臂式喷头在转动角速度400(°)/s时,计算的碰撞动应力峰值为42.3 MPa,与试验值的误差小于0.5%,预测的发生位置距离摇臂转轴中心15 cm,与试验结果相同.摇臂各断面的动应力极值和碰撞接触应力均随转动角速度的增加而增大,喷体打击块安装橡胶垫后,3种转动角速度下动应力峰值平均降低了10.4%,但接触时间平均增加了76.6%.     

喷嘴喷施不同生物农药雾滴特性研究

为了研究不同类型和大小的液压喷嘴、不同生物农药喷雾样本对雾滴特性的影响,采用激光粒度分析仪、喷幅宽度测定装置等对美国Teejet公司的平面扇形喷嘴XR8004、XR11004和中空锥形喷嘴TXA8002、TXVK8004等4种常规喷嘴和7种不同喷雾样本(普通自来水和6种美国Bioworks公司的生物农药),分别对相同和不同喷雾压力、相同喷雾高度和相同喷雾环境下的雾滴粒径大小分布,以及相同喷雾压力和相同喷雾高度下喷幅宽度等特性进行了对比试验研究,并对结果进行分析。结果表明:在分别与水以一定比例混合后,原液状生物农药的雾滴粒径与水的雾滴粒径大小差异不显著,但比原粉末状生物农药雾滴粒径尺寸大;生物农药在同一喷嘴喷雾下,雾滴粒径随喷雾压力增大而减小;在相同喷雾压力情况下,雾滴粒径大小分布均匀度随喷嘴喷量速率的增大而减小,喷量速率越大,其粒径尺寸越分散、越不集中;喷嘴喷幅宽度的大小随喷雾角度增大而增大,不同类型生物农药的喷雾样本对喷幅宽度影响不大。因此,根据以上喷嘴和生物农药的喷雾特性,对于不同的农作物选择适当的喷嘴型号、喷量流速和喷雾压力来喷施农药,可以提高农药的喷雾效率和有效性。