静电喷雾雾滴荷电特性的试验与探索

本文设计了在0~8kV电压下的静电喷雾试验,通过改变静电极环的结构,试验中得到不同电压、不同压力、不同静电环直径时雾滴的荷质比。绘出雾滴核质比随电压、电极环直径和压力的变化情况,对不同条件下的荷质比进行理论分析和变化趋势对比。得出雾滴核质比的不同条件下的变化情况,对进一步开发荷电喷雾机具提供参考依据。     

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。     

高压静电发生器的设计与静电喷雾试验

针对静电喷雾中高压发生器的需求,设计制作了带有反馈电路、输出电压可调的高压静电发生器,并对该装置进行了静电喷雾试验。以3WBJ-15DB多功能静电喷雾器喷雾系统为试验平台,探究所设计高压发生器的荷电稳定性和接触式荷电下的荷电效果。研究结果表明:接触式荷电下,雾滴荷质比在荷电电压为20~25 k V内达到最大(1.31 m C/kg),超过某一荷电电压荷质比不再增加;雾滴电流信号方差小于0.07μA,高压发生器荷电稳定度高。     

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.     

荷电喷雾两相流场的试验

为研究荷电喷雾两相流动中雾滴在静电力与流体力的共同作用下运动特性和湍流脉动特性对其传热传质的影响,采用相位多普勒粒子动态分析仪（Particle Dynamic Analyzer,PDA）对荷电喷雾两相流场进行了测量．将荷电两相流动中粒径小于10μm的雾滴作为连续相,其余粒子作为离散相,实现了荷电喷雾两相流动的测量．获得了不同液气比下雾滴粒径、两相速度与湍流脉动强度等随荷电电压的变化关系．试验结果表明：雾滴粒径随着荷电电压的增大而明显减小;不同的荷电电压下气液两相流动速度趋于一致,荷电雾滴具有良好的跟随性;荷电喷雾两相的湍流脉动强度差异较大,雾滴本身在静电力作用下产生较大的脉动．     

气助式静电喷头感应电场及荷质比研究

气助式静电喷雾技术在果园植保机械中被广泛应用,能够有效增加雾滴在叶片背面的沉积。为此,通过数值仿真计算了气助式静电喷头的电极环中心线上的电场分布,并根据电极环的轮廓参数设计正交试验研究了电极环外径、内径和厚度对电场强度影响的显著性;确定了最优工作参数为外径30mm、内径4mm和厚度1mm;根据最优工作参数研究了荷电电压对电场强度和荷质比的影响规律,当荷电电压为3kV时,荷质比达到3.41mC/kg。     

荷电喷雾燃烧的研究

进行了燃油荷电喷雾的实验研究，设计了燃油荷电喷雾实验台，测量了荷质比、雾滴粒径等，并将PIV技术应用于荷电喷雾流场研究。实验结果表明：在相同条件下，燃油荷电后将使雾滴粒径有较大幅度的降低，喷雾流场变得均匀、松散，燃烧及排放得到明显改善。     

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。     

航空静电雾滴荷质比影响因素研究

航空静电喷雾技术的优势在于可提高雾滴喷洒均匀性和雾滴穿透力,有助于减少雾滴飘移,提高药液利用效率。通过以往的试验发现:荷质比大的雾滴能够到达植物叶片背面的几率更大,作业效果更好。因此,提高喷雾雾滴的荷质比成为静电喷雾技术领域的重要研究内容。利用人工神经网络的BP模型,模拟出温度、湿度、电极环直径、静电电压及喷头流量等5个因素对雾滴荷质比的影响,并通过试验数据和模拟试验所得数据,利用SPSS软件建立数学模型,从而为设计静电喷头的最优工作参数和结构参数方案提供参考。     

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.     

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．     

温室轴流风送药雾靶标沉积试验

为研究药液雾滴在温室靶区内和植株靶标上的沉积量及分布情况,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,在相同风机频率、喷雾压力和喷雾流量条件下,通过改变喷头高度和静电电压对风送药雾进行靶标沉积试验和分析.结果表明:沿风送轴线上距喷头150～200cm靶区内的药雾沉积量都出现一个沉积高峰区;随着静电电压的增大,植株靶标上的药雾沉积量明显增加,荷电后的药液雾滴在风送射程和喷幅内的靶标沉积率显著提高.根据实际喷施作业目标,合理布置喷头高度和调节合适电压,是增加靶标沉积率的重要手段.     

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。     

等离子体脉冲荷电喷雾装置

设计了一套用于荷电喷雾的高压脉冲电源和等离子发生环 ,详细介绍了脉冲电源电路、电极结构和脉冲荷电喷雾系统 ,分析了脉冲电源的荷电原理 ,检测了系统的荷质比。理论分析和试验结果表明 :在同样试验条件下 ,脉冲电源优于普通直流高压电源 ,具有起晕电压低、能耗省、工作平稳、结构紧凑等特点 ,可靠、经济、实用     

基于高速摄像技术的生物柴油静电雾化研究

采用2万帧/s高速数码相机对生物柴油单液滴静电雾化现象进行微距拍摄,对比分析了荷电与非荷电时液滴的变形以及运动情况,获得了不同电压下液滴的雾化模式以及锥射流模式中Taylorcone的锥长和锥角的变化。结果表明：液滴粒径随着电压增大而减小,下落速度随着电压增大而增大;荷电后同一型号毛细管中生物柴油的变形率大于水,生物柴油小液滴的变形程度大于大液滴;随着电压增大,液滴依次经历滴状模式、过渡阶段、锥射流模式、多股射流模式,在锥射流中Taylor-cone的锥长与电压呈正比,锥角与电压呈反比;电导率对液滴运动有影响,电导率小的液滴基本沿毛细管轴向运动,而电导率大的液滴既有轴向运动又有径向运动。     

静电雾化中圆锥-射流模式的数值模拟

在液体高压静电雾化过程中,如何匹配众多参数得到稳定的均匀液滴是该技术的关键和难点。为此,针对以上问题,建立了均匀液滴喷射过程的流场计算模型,应用FLUENT软件,通过参数的合理匹配,模拟得到圆锥-射流模式下的均匀液滴流和稳定雾场,并对静电雾化过程的流场和雾场的相关特性进行分析。结果表明,在场强很大的区域内,雾滴轴向速度也较大;在接收板附近,外部流动的空气对雾滴产生加速作用,使雾场区域发散。研究结果对静电雾化效果的优化有一定的参考价值。