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静电喷雾的理论分析与应用研究

作　者: 张丽丽
导　师: 杨方
学　校: 东北农业大学
专　业: 农业电气化与自动化
关键词: 静电喷雾雾化性能沉积性能雾滴直径覆盖率
分类号: S491
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

在农业生产实践中发现,植保作业环节占丰产因数的20%。其中农药的使用就是农业生产中极为重要的手段。农药的喷施技术和水平直接关系到农药的有效利用率,所以对喷施技术的研究具有重要意义。本文主要研究的是其中一种农药喷施技术——静电喷雾技术。本文首先对静电喷雾的基本原理进行了理论分析,为后续实验提供了理论支持。静电喷雾是通过在喷头加上高压静电,高压静电在靶标作物上感应出相反电荷。而从喷头喷出的雾滴带有和喷头极性相同的电荷,所以雾滴在静电力的作用下,作定向运动而吸附在靶标作物上。本文对静电喷雾的雾化过程、荷电过程和沉积过程同时进行了理论分析,描述了相应过程的数学模型。本文利用现有传统喷头进行改装,同时通过加入高压静电发生器以及对传统喷头的相关参数进行设置、匹配,设计出静电喷雾实验系统。利用本实验系统进行相关实验。得出结论如下:通过静电喷雾和常规喷雾下雾滴直径的对比实验得出:静电喷雾能够使雾滴直径减小、雾滴谱范围减小、雾滴均匀度增加。静电喷雾情况下:液体压力的增加能够改善雾滴雾化效果,但是当压力超过0.2MPa时,雾化性能改善不明显,主要是因为压力过大,药液流量随之变大,有一些雾滴还来不及雾化就离开喷头了。另外静电电压的增加也能够改善雾化效果,但是实际实验中发现:随着静电电压的增大,液体雾化效果改善不明显。通过静电喷雾和常规喷雾下雾滴覆盖率的对比实验得出结论:静电喷雾可以使叶片雾滴覆盖率增加,尤其是在靶标作物叶片的正面,覆盖率增加比较明显,对于叶片背面的覆盖率虽然有所增加,但是提高程度有限。同时随着压力和电压的增加,叶片正反面覆盖率均有所增加,对比压力和电压对于雾滴覆盖率的影响:压力主要影响叶片正面覆盖率,电压主要影响叶片反面覆盖率。总结静电喷雾的主要优点有两方面:一是雾化特性好,主要表现为雾化液滴直径小、均匀度高,主要因为在静电作用下,雾滴表面荷电导致雾滴表面张力下降,减小了雾化阻力。当雾滴的带电量超过瑞利极限后,将继续分裂,同时,带电雾滴间的排斥力以及所受静电力,改变了雾滴的表面压力差,有助于雾滴的继续细化;二是雾滴沉积特性好,主要表现为雾滴覆盖率高。主要是因为雾滴受到静电力作用,从而向靶标作物进行定向运动,减少了输运过程中的漂移,靶标命中率高、有效改善了喷雾效果,提高了农药有效利用率,减少了农药对环境的污染,提高了食品安全性,具有重要意义。

全文目录

中文摘要  8-9
英文摘要  9-11
1 引言  11-17
  1.1 课题研究的背景与意义  11-13
    1.1.1 静电喷雾技术研究的背景  11-12
    1.1.2 静电喷雾技术研究的意义  12-13
  1.2 国内外研究现状  13-16
    1.2.1 静电喷雾技术的国外研究现状  13-14
    1.2.2 静电喷雾技术的国内研究现状  14-15
    1.2.3 静电喷雾技术的发展趋势  15-16
  1.3 研究的主要内容  16-17
2 静电喷雾理论分析  17-24
  2.1 静电喷雾基本原理  17-18
  2.2 静电作用下液体的雾化  18-21
  2.3 雾滴的充电过程  21
  2.4 带电雾滴的输运沉积过程  21-23
    2.4.1 输运过程  21-22
    2.4.2 沉积过程  22-23
  2.5 本章小结  23-24
3 静电喷雾实验系统组成  24-28
4 静电喷雾雾化特性研究  28-47
  4.1 静电喷雾实验装置  28-29
  4.2 静电喷雾与常规喷雾雾化性能对比实验  29-30
    4.2.1 实验整体设计  29-30
    4.2.2 实验步骤及注意事项  30
  4.3 雾滴直径的测量与计算  30-39
    4.3.1 雾滴直径相关参数  31-32
    4.3.2 雾滴均匀度  32
    4.3.3 雾滴直径测量方案选择  32-34
    4.3.4 雾滴直径实验结果  34-38
    4.3.5 雾滴直径实验结果分析  38-39
  4.4 不同喷雾压力下雾滴直径分布实验  39-43
    4.4.1 实验步骤  39-40
    4.4.2 不同压力下实验结果  40-42
    4.4.3 不同压力下实验结果分析  42-43
  4.5 不同静电电压下雾滴直径分布实验  43-46
    4.5.1 不同电压下实验结果  43-45
    4.5.2 不同电压下实验结果分析  45-46
  4.6 本章小结  46-47
5 静电喷雾沉积特性研究  47-52
  5.1 常规喷雾与静电喷雾覆盖率对比实验  47-49
    5.1.1 相关参数  47
    5.1.2 实验设计  47-48
    5.1.3 实验步骤  48
    5.1.4 覆盖率实验结果  48-49
    5.1.5 覆盖率实验结果分析  49
  5.2 压力、电压对覆盖率变化的影响  49-50
  5.3 覆盖率实验结果分析  50-51
  5.4 本章小结  51-52
6 结论  52-53
致谢  53-54
参考文献  54-58
附录  58-60
攻读硕士学位期间发表的学术论文  60

静电喷雾的理论分析与应用研究

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