静电喷雾研究与应用综述

综述了静电喷雾研究与应用现状,主要就液体雾化、雾滴充电、荷电雾滴输运流场及雾滴在目标物上的沉积性能等几方面的研究进展作了回顾     

PZT溶胶液静电雾化雾场模拟

通过对商用计算流体力学软件FLUENT进行功能扩展，实现了空气流场、空间电场和离散雾场多场耦合过程的数值模拟．由实验数据确定雾滴的滴径和电量，采用拉格朗日模型计算雾滴在重力、空气阻力、外部电场力及雾滴间相互库伦排斥力作用下的运动轨迹，并得到雾滴的速度与其空间分布密度，由此计算雾滴在衬底上的沉积通量．     

航空静电喷雾系统的设计及应用

针对固定翼Y5B 农用飞机设计了航空静电喷雾系统,该系统包括航空喷嘴、高压直流电源、内嵌式圆柱电极感应充电装置,具有使雾滴雾化均匀、荷电充分的特点。将航空静电喷雾系统与Y5B 农用飞机配套进行了有效喷幅、雾滴沉积、雾滴飘移和灭虫等试验研究。试验结果表明,与常规喷雾相比,静电喷雾能使雾滴沉积提高14个/ cm2,有效喷幅达到42 m,雾滴飘移明显减少。静电喷雾技术的应用能使雾滴分布均匀,雾滴的沉积效果较好,可减少环境污染,有效提高农药利用率;而航空喷雾技术将大大地提高农林病虫害防治效率。将两种技术结合起来的航空静电喷雾在农林病虫害防治上将起到非常重要的作用。     

不同雾化模式下静电雾化的雾滴特性

对毛细管-环电极配置下的静电雾化进行了试验研究,通过测试雾滴大小,探讨和分析了雾化操作参数对雾滴大小的影响及不同雾化模式下的雾滴直径分布规律．研究表明：充电电压对雾滴大小及直径分布有显著的影响,但在不同雾化模式下,雾滴的大小随电压的变化规律是不同的,雾滴直径分布在不同模式下也呈现不同的分布特点．文中还使用PDA系统对垂直雾化的滴径及滴速进行了在线测试,揭示了不同充电电压下的滴径一滴速特性．     

不同雾化条件下静电喷雾沉积效果研究

以静电涂油机中的新型静电喷雾装置为研究对象,采用数值仿真技术来模拟雾滴在不同雾化条件下对目标喷涂物的喷雾轨迹,分析雾滴粒径、荷质比以及喷射间距对静电喷雾沉积效果的影响.结果表明,雾滴粒径相同时,随着雾滴荷质比的增加,雾滴沉积效果明显改善,但同时雾滴跑偏的情况也会增加;在喷射间距和雾滴表面电荷密度一定的情况下,大粒径雾滴的沉积效果较好,小粒径雾滴容易跑偏;对于粒径和荷质比相同的雾滴,喷射间距较大时喷雾沉积效果较差.     

燃油荷电喷雾燃烧的冷态试验研究

喷雾燃烧是燃油的基本燃烧方式 ,改善雾化是提高燃烧效率、降低排放的关键 将静电技术应用于燃油喷雾燃烧 ,目的是研制一种全新的燃油燃烧技术———荷电喷雾燃烧 本文是对这一燃烧方式进行冷态荷电喷雾的试验研究 ,在试验研究过程中研制了燃油荷电装置、荷质比测定装置、燃油雾滴的捕集液 ,准确地进行了荷质比、雾滴粒径的测量 并首次将PIV技术应用于荷电喷雾的试验研究 ,结果表明 :在相同条件下 ,燃油荷电后将使雾滴粒径降为非荷电时的 5 0 %左右     

燃油荷电喷雾燃烧冷态试验研究

喷雾燃烧是燃油的基本燃烧方式,改善雾化是提高燃烧效率、降低排放的关键,将静电技术应用于燃油喷雾燃烧,目的是研制一种全新的燃油技术－－荷电喷雾燃烧,本文是对这一燃烧方式进行冷态荷电喷雾的试验研究,在试验研究过程中研制了燃油荷电装置、荷质比测定装置、燃油雾滴的捕集液,准确地进行了荷质比、雾滴粒径的测量,并首次将PIV技术应用于荷电喷雾的试验研究,结果表明：在相同条件下,燃油荷电后将使雾滴粒径降为非荷电时的50％左右。     

双毛细管静电雾化模式演化过程分析

基于高速摄像技术对不锈钢双毛细管产生的静电雾化进行了可视化研究,探讨了液滴分离周期与电压以及雾化模式的关系.结果表明:随着电压的增加,乙醇双毛细管静电雾化过程中依次出现了滴状(倾斜滴状)、纺锤、脉动锥射流、鞭式射流与多股射流等多种雾化模式;雾化射流中心线与毛细管轴线之间的夹角与雾化模式紧密相关,滴状模式下夹角随着电压的增大而增大,纺锤模式下夹角变化较小,射流模式下夹角变化较为剧烈;液滴分离周期与雾化模式相关,在滴状与纺锤模式下,液滴分离周期随电压的增加而线性下降;在脉动与鞭式射流模式下,雾滴分离周期极短;雾化液滴粒径变化较大,在滴状与纺锤模式下雾滴粒径较大,而在连续射流模式下雾滴粒径较小.     

环电极带电射流雾化特性的研究

研究了液体射流在环电极产生的静电场作用下的雾化特性,建立了环电极空间电位数学表达式,以及带电雾滴直径同充电电压、液体表面张力、动力粘性系数、液流与气流相对速度等参数的关系式.最后根据上述结果设计制作了气流式静电喷头,为静电喷雾技术在大型气流式喷雾机上应用提供了科学依据.     

高效低污染施药技术及设备

我校完成的“高效低污染施药技术及设备”项目日前通过江苏省科技厅组织的科研成果鉴定 ,研究成果达到国内先进水平 该课题深入分析了高压静电喷雾的机理 ,建立了充电系统的数学模型 ,为雾滴充电装置的设计提供了科学依据 ,并在随后的测试实验得到验证 同时课题组将红外探测技术应用于喷雾设备 ,进行间歇喷药的目标检测控制 ,较好地解决了误差和效率的问题 其次 ,针对病虫害的毒杀作用和植株的生理特性 ,采用茎部施药技术 ,药效长、防治效果好 ,省水、省药 ,有助于生态环境保护 该项研究将理论分析和试验研究成果很好地应用于施药装备 ,…     

高压静电喷洒机的试验

运用高压静电喷雾技术和控制技术对原有的喷洒机具进行了改进，以适应有毒药剂的大面积高效喷洒问题．改进后的机具以皮卡车为载具，车厢上安装独立汽油发电机，在驾驶室内可控制喷雾的启停、喷头的俯仰及旋转运动．在试验室内对喷雾系统进行试验，得出了雾滴平均直径和雾滴沉积量的分布特性。两者在试验喷幅内均呈现一致的双峰分布．进行了整机现场试验，对比了荷电与非荷电、不同药液及不同药液喷量下的灭蝗效果．结果表明，荷电工况优于非荷电工况；随着药液喷量的提高。近距离喷洒区域内的杀灭效果较好；锐劲特药剂对荷电的适应性能明显优于菊马乳油药剂．     

静电涂油机中涂油质量控制的试验研究

结合液体雾化原理对高压静电场中荷电油液的雾化机理进行了理论分析和试验研究.试验采用ATEST-212激光粒度仪采集雾化油滴粒径,得到了雾滴粒径与电极电压、油液流量之间的确切关系,同时对试验结果进行了理论分析.所得结论有利于改善静电涂油机涂油质量,减少涂油机的出厂调试工作量.     

基于计算机视觉的雾滴尺寸测量技术

对油盘法采集雾滴、计算机视觉测量雾滴尺寸进行了探索,建立了一种基于计算机视觉的雾滴尺寸测量方法。结果表明,基于计算机视觉的雾滴尺寸测量系统得到了雾滴尺寸信息非常接近于ＰＭＳ的激光图像化方法测量得到的结果,得到的小于１５０ｕｍ雾滴总体积百分比也很接近,同时该系统测量获得的体积中径与喷雾系统公司提供的雾滴尺寸非常接近。     

离心喷嘴雾滴运动轨迹与沉积分布特性

针对转盘离心喷嘴雾滴运动方程难以用解析方法求解,以及雾滴群轨迹难以用试验手段追踪的问题.根据雾滴在空气中的受力理论分析,得到雾滴运动的物理方程.采用4阶标准RungeKutta算法,基于Matlab平台进行数值求解,得到了雾滴水平速度、垂直速度的变化曲线及雾滴的运动轨迹.搭建了离心雾化试验台,进行了雾滴沉积分布特性试验.结果表明:在转速为6 000 r·min-1,流量为700 m L·min-1雾化条件下,雾滴水平速度由15.71 m·s-1迅速衰减为0;雾滴垂直速度由0迅速增大到一定速度,雾滴最终沉降速度随雾滴粒径的增大而增加;粒径越大的雾滴水平位移越远;不同粒径的雾滴水平位移的理论值和试验值的相对误差均在5.31%以内,运动模型推导和求解正确.     

雾滴荷电特性对其沉积分布及黏附靶标的影响

以风送静电喷雾系统为研究对象,通过在三维坐标系下建立雾滴沉降运动及黏附受力模型,分析了静电喷雾中的荷电特征因素对雾滴沉降、沉积和黏附靶标的影响。通过开展室内树木靶标模拟喷雾试验及雾滴静态接触角和表面张力测试,分析对比了静电喷雾和非静电喷雾条件下雾滴的沉积分布效果及黏附特性。结果表明:雾滴荷电可以增加雾滴的沉降速度,并定向向着靶标运动沉降,靶标正面沉积覆盖率较非静电喷雾平均提高了24个/cm2,而且在靶标背面也有一定数量的沉积,同时静电作用可以减小雾滴与叶片的接触角,减小液滴表面张力,提高雾滴在植株表面的有效沉积率。     

雾滴荷电特性对其沉积分布及黏附靶标的影响

以风送静电喷雾系统为研究对象,通过在三维坐标系下建立雾滴沉降运动及黏附受力模型,分析了静电喷雾中的荷电特征因素对雾滴沉降、沉积和黏附靶标的影响。通过开展室内树木靶标模拟喷雾试验及雾滴静态接触角和表面张力测试,分析对比了静电喷雾和非静电喷雾条件下雾滴的沉积分布效果及黏附特性。结果表明:雾滴荷电可以增加雾滴的沉降速度,并定向向着靶标运动沉降,靶标正面沉积覆盖率较非静电喷雾平均提高了24个/cm2,而且在靶标背面也有一定数量的沉积,同时静电作用可以减小雾滴与叶片的接触角,减小液滴表面张力,提高雾滴在植株表面的有效沉积率。     

液力式雾化制冷研究

根据液力雾化的机理 ,通过分析雾滴形成和运动的过程 ,从能量的角度分析形成雾滴最小直径和液膜速度的关系及产生小雾滴所需的条件。通过理论建模和数值仿真 ,研究了雾滴在空气中存在时间和飞行距离与雾滴直径的关系 ,及其对制冷效果的影响。结果表明 :为取得较好的制冷效果 ,需使液力式雾化后的雾滴为弥雾滴     

风流影响雾滴与尘粒耦合沉降的实验研究

为了确定风流影响雾滴与尘粒耦合沉降的规律,分析了雾滴与尘粒耦合沉降机理,并自主设计实验装置进行了风流影响雾滴与尘粒耦合沉降实验。由实验结果可知:随着风流速度的增大,喷雾场雾滴粒径平均值整体呈增大趋势,喷雾场上风侧的雾滴粒径一般小于下风侧,测点处雾滴的粒径增大值及增大率均不断减小,喷雾场对全尘、呼尘的降尘率分别由风速为0.5m/s时的49.3%和47.5%降至风速为1.5m/s时的42.7%和39.2%。研究结果表明:风流速度越大,越不利于雾滴耦合沉降尘粒、尤其小粒径尘粒。     

GY8果园喷雾机喷雾特性研究

研究了GY8果园喷雾机的喷雾压力、测点位置、风机转速对雾滴粒径的影响,以及冠层位置、喷雾机行驶速度对雾滴覆盖率和穿透性的影响.结果表明:喷雾压力和测点位置是影响雾滴粒径的主要因素,果树高度、树冠密实度和喷雾机行驶速度是影响雾滴覆盖率和穿透性的主要因素.雾滴粒径随喷雾压力增大而减小,雾滴在风力输送过程中,雾滴过大易沉降,过细则易飘失,但在2～3m距离内雾流稳定,且雾滴粒径D50(体积中径)在200 μm左右,风机转速对雾滴粒径影响很小.各冠层位置的叶片背向覆盖率均远小于面向覆盖率.对于树形较大的果树,雾滴覆盖率随冠层高度增加而减小,各层分布很不均匀;对于树高小于3 m的果树,各层分布均匀且覆盖率较高.3种果树不同垂直层面雾滴覆盖率均随喷雾深度增加而减小.雾滴覆盖率随喷雾机行驶速度增加而减小,行驶速度增加1倍时,不同冠层高度和冠层不同垂直层面覆盖率分别平均减小31.8％和44.3％;当喷雾机行驶速度为0.5 m/s时,雾滴具有更好的穿透性,果树可获得更大的雾滴覆盖率.     

超声波雾化器雾滴飞行时间的分析

目前,雾化器的应用很广泛,就现有的雾化器来说,雾滴飞行时间不够长,雾滴的直径不能达到理想值,影响雾化效果,这一缺点让雾化器的应用受到一定的限制。文章推导出雾滴保持时间与雾滴大小的关系式,并通过软件仿真分析,在压强为101.325kPa、温度为20℃的条件下,找到了雾滴直径和保持时间的最佳关系,对于雾化器的设计具有参考价值。