等离子体荷电喷雾装置的研制

我国是一个农业大国，如何有效地控制对作物病虫害进行化学防治的污染程度和安全性。是政府、科研部门及民众都关心的重要问题，同时也是农业可持续发展必须解决的问题。为此，设计了一套高压直流脉冲电源和等离子发牛环并用于荷电喷雾，提高了雾滴的荷电量，降低了施药成本。     

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。     

静电喷雾中的雾滴荷电特性分析

通过建立静电喷雾3种充电方式的电学模型,分析了雾滴在电场作用下的荷电机理及荷质比与荷电电压间的关系,其结果表明:充电方式决定电荷产生机理和雾滴的荷电效果.在稳定的工作状态下,接触充电电荷为正极性;感应充电和电晕充电显示负极性;同时,荷质比与充电电压成线性关系,随充电电压的升高而增大,充电电压升高引起介质介电状态的改变,会使充电方式和电荷特性产生质的变化;气体的自持放电使感应充电成为电晕充电,荷质比产生跳跃,形成倒Z形的荷质比-电压关系;当电晕进入电弧放电时,电晕充电成为接触充电,电荷极性产生突变.     

静电喷雾雾滴荷电特性的试验研究

提出了0～8000V电压下的静电喷雾技术,荷电过程中通过改变静电极环的结构及调节荷电电压得到不同条件时雾滴的荷质比。描绘出雾滴核质比随电压、电极环导线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的趋势对比,得出雾滴核质比在不同条件下的变化情况,从而为进一步开发荷电喷雾机具提供参考依据。     

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。     

静电喷雾装置雾化效果试验研究

通过对静电雾化理论和试验方法的简单探讨,搭建了静电喷雾试验平台,并对静电喷雾在不同静电电压的条件下的雾化质量进行了对比试验。结果表明:静电喷雾装置能够达到较好的静电雾化的效果,其静电喷雾的雾滴粒径细小,均匀度较高,附着效果好;随着静电电压的增加,雾化质量有一定的改善,但变化越来越小。     

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。     

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.     

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。     

双流体荷电喷雾结构的PIV测量

在荷电喷雾流动中,高压静电场产生的库仑力、极化力与流体力耦合作用在雾滴上,从而对带电雾滴的运动特性产生显著影响,在射流边缘区域出现卷吸作用而产生涡漩流动.为了对双流体荷电喷雾结构进行分析,探讨雾滴荷电对喷雾结构的影响以及由此产生的传热、传质强化作用,利用粒子速度场仪测量了石灰浆液双流体荷电喷雾流动流场.用图像采集卡将CCD相机拍摄的流动图像实时传送并储存到计算机中,采用TSI公司Insight 3.3软件对喷雾图像进行处理和分析.试验结果表明:双流体荷电喷雾流动结构具有明显不同与非荷电喷雾的特点,射流流动在库仑力、极化力等电场力的作用下形成具有明显特征的4个区域:主射流区、上卷吸区、下卷吸区和影响区.双流体荷电喷雾从单一的卷吸现象形成了较为复杂的涡漩结构,有利于增强雾滴与周围气相介质的接触,增强雾滴传热传质能力.     

轴流风送静电喷雾试验

运用高压静电雾化和轴流风送技术设计了轴流风送高压静电喷雾试验装置,在风机出口设置导流器以提高流场品质。对气相流场、雾滴粒径、沉积分布进行了试验研究。结果表明:轴流风送静电喷雾技术可以有效地细化雾滴粒径,改善喷雾的均匀性和沉积性能,减少环境污染。灭菌测试表明静电的作用能增强雾滴的表面活性,提高雾滴捕捉细菌粒子的能力,灭菌效率提高了20%。     

多针电极喷雾刀梁静电场特性与雾化效果研究

建立了多针电极喷雾刀梁静电场求解模型,采用Ansoft Maxwell软件分析了多针电极喷雾刀梁空间中电压及电场强度的分布规律,并研究了针电极间距对静电场的影响,通过激光粒度分析仪测量分析了不同针电极间距的刀梁雾化粒径分布规律。结果表明:针电极可将该刀梁附近的最高电场强度提高到2.7×106V/m,针电极附近的电场变化幅度最大,针电极最佳间距为2 mm时多针电极下端可形成分布均匀的高场强区域,此时该刀梁静电喷雾的雾化粒径减小到42μm,且粒径分布均匀,该实验结果与计算结果吻合。     

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。     

静电喷雾技术的基础研究

液体荷电雾化技术能够有效降低雾化的粘滞阻力,提高雾化效果。为此,从理论方面分析了影响液滴雾化和雾滴荷电的参数以及影响荷质比的因数,并列举了静电技术在农业上的应用;着重阐述了静电喷雾技术在农业方面的应用前景。     

静电喷雾电晕充电特性研究

针对在电晕充电试验过程中出现的瞬时不稳定而引起的突变现象，进行理论分析，用简洁的电学模型描述电晕充电过程，探讨了电晕充电的伏安特性突变的机理。分析表明：突变现象是感应充电进入电晕充电的固有特性．电压降低，电流突然增大．产生突变，且不稳定的起始（着火）电压与电极的结构形式、尺寸、液体介电物理性质有关。理论和试验表明电晕充电中雾滴的荷电量与充电电压间存在着线性关系。     

重油静电雾化燃烧的初步研究

为了改善重油雾化性能,使燃烧更加充分,研究将高压静电技术应用于重油的喷雾燃烧,选择进口的180号重油作为研究介质,在研制的静电喷雾试验台上进行了初步试验研究.结果表明,在相同条件下,重油充电后可使其雾滴平均直径降低40%左右.重油静电雾化燃烧的实验表明,燃烧及排放得到了明显的改善,可有效地降低污染。     

农用高压静电喷雾场的实验

运用相位多普勒粒子分析仪,从喷雾宽度、雾滴的粒径和速度分布方面对农用高压静电喷雾场进行了实验和分析。结果表明,与非荷电时相比,静电喷雾能使平均粒径下降,但在起始充电电压时粒径分布的均匀性和速度分布的对称性均不理想。在30kV电压以内,从低压到高压,平均粒径和速度均有所增加,而分布状况却不断改善,对于具体的静电喷雾施药场合应采取相应的取舍。当充电电压达到40kV时,雾滴在植株界面上易于粘附,同时也具有较优良的综合技术性能。