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静电喷雾装置的设计与研究

作 者: 王丹
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: 农药 静电喷雾试验台 静电喷头 雾化性能 沉积性能
分类号: S491
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
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内容摘要


我国是一个农药使用大国,但对于农药的使用情况一直较为落后,其主要原因是农药的喷洒机具。传统的喷洒机具农药利用率较低,大部分农药不仅流失到泥土中,造成环境污染,而且残留在粮食作物表面,造成严重的食品安全问题,所以对农药喷洒机具的研究具有重要的意义。静电喷雾技术能够有效地解决这些问题,而静电喷雾的核心就是静电喷头。本文首先对静电喷雾技术进行理论分析,然后制作静电喷头,最后对喷头的性能进行相关试验。本文对已有的静电喷雾试验台进行介绍并调试,试验台主要包括液体传输、喷头上升与平移、试管旋转以及喷雾检测四个部分。硬件的调试主要包括MCU控制电路,它是以LM3S1138为核心控制芯片,外接串口通讯电路、继电器驱动电路、AD采样电路和接近开关接口电路。根据需要对各模块进行软件设计与调试,来实现药液喷洒、数据采集和检测本文对静电喷雾的基本原理进行理论分析,静电喷雾是在喷头上接通高压静电,给雾滴进行充电,使雾滴带有与喷头相同极性的电荷,根据静电感应原理靶标作物被感应出极性相反的电荷,即雾滴在电场力作用下向靶标做定向移动。本文对液体不同雾化方式进行研究,得到液力式雾化可与充电极相结合制作成静电喷头的方案。本文在现有Teejet喷头基础上进行改装,研制了液力式组合充电静电喷头,主要设计思路包括:充电原理设计、结构原理设计和静电喷头参数的选择。最后通过连接高压静电发生器和高压液泵,在试验台上进行相关试验,试验内容主要包括对比常规喷雾和静电喷雾下的雾化性和沉积性,同时建立雾滴粒径大小、雾滴均匀度、雾滴覆盖率、雾滴荷质比等相关计算公式,绘制雾滴谱和雾滴分布曲线。得到结论如下:1)静电喷雾使雾滴粒径变小、雾滴谱范围变窄、雾滴均匀性增加。2)静电喷雾中随着喷雾压力增大,雾滴粒径变小,雾滴分布变均匀,且根据生物最佳粒径分析,0.2Mpa是最佳喷雾压力。3)随着静电充电电压的增大,雾滴荷质比也在增大,但当电压超过2.2kV时,雾滴的荷质比反而减小,故2.2kV是最佳静电充电电压值。4)与常规喷雾相比静电喷雾的覆盖率大、沉积性好,且药液流失量较少基本满足试验要求。

全文目录


中文摘要  8-9
英文摘要  9-11
1 前言  11-15
  1.1 国内外研究现状  11-13
    1.1.1 国外静电喷雾技术的研究现状  11
    1.1.2 国内静电喷雾技术的研究现状  11-12
    1.1.3 静电喷雾技术的研究方向及发展前景  12-13
  1.2 课题研究的背景与意义  13-14
    1.2.1 静电喷雾技术的研究背景  13
    1.2.2 静电喷雾技术的研究意义  13-14
  1.3 研究的主要内容  14-15
2 静电喷雾试验台的整体结构  15-21
  2.1 静电喷雾试验台的构成  15-16
  2.2 MCU控制电路  16-19
    2.2.1 MCU控制元件简介  16-17
    2.2.2 超声波传感器  17-18
    2.2.3 AD采样电路和串口电路的设计  18-19
  2.3 下位机软件设计  19-20
  2.4 本章小结  20-21
3 静电喷雾技术理论分析  21-25
  3.1 静电喷雾的基本原理  21
  3.2 静电作用下液体的雾化  21-23
  3.3 带电雾滴的运动和物理特性  23
    3.3.1 带电雾滴的受力分析  23
    3.3.2 静电喷雾的物理特性  23
  3.4 雾滴的充电方法及原理  23-24
  3.5 本章小结  24-25
4 液力式组合充电静电喷头的设计  25-31
  4.1 静电喷雾装置的组成与设计  25-26
    4.1.1 静电喷雾装置的组成  25-26
    4.1.2 静电喷头的设计原理  26
  4.2 喷头的原理分析与设计  26-29
    4.2.1 Teejet喷头的雾化原理分析  26-27
    4.2.2 液力式组合充电静电喷头充电原理设计  27-28
    4.2.3 液力式组合充电静电喷头结构原理设计  28
    4.2.4 液力式组合充电静电喷头参数的选择  28-29
  4.3 带电雾滴的形成和运动过程  29-30
    4.3.1 带电雾滴的形成  29
    4.3.2 带电雾滴的运动过程  29-30
  4.4 本章小结  30-31
5 静电喷雾雾化试验与结果分析  31-47
  5.1 试验系统组成  31
  5.2 常规与静电喷雾雾化性能对比试验设计  31-32
  5.3 雾滴粒径的测量与计算  32-38
    5.3.1 雾滴粒径的测量  32-33
    5.3.2 雾滴粒径的计算  33-34
    5.3.3 雾滴均匀度和标准差  34
    5.3.4 雾滴粒径试验结果  34-37
    5.3.5 常规与静电喷雾雾化结果分析  37-38
  5.4 不同喷雾压力下对雾滴粒径的影响  38-41
    5.4.1 不同喷雾压力试验条件及步骤  38-39
    5.4.2 不同喷雾压力的试验结果  39-40
    5.4.3 不同喷雾压力的试验结果分析  40-41
  5.5 雾滴荷质比的测量与分析  41-43
    5.5.1 雾滴荷质比简介  41-42
    5.5.2 雾滴荷质比试验条件及步骤  42
    5.5.3 雾滴荷质比试验结果及分析  42-43
  5.6 常规与静电喷雾沉积性试验与分析  43-45
    5.6.1 Labview简介  43
    5.6.2 覆盖率试验条件及步骤  43-44
    5.6.3 覆盖率试验结果及分析  44-45
  5.7 本章小结  45-47
6 结论与建议  47-49
  6.1 结论  47
  6.2 建议  47-49
致谢  49-50
参考文献  50-53
附录  53-56
攻读硕士学位期间发表的学术论文  56

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中图分类: > 农业科学 > 植物保护 > 植物保护机械 > 喷雾器、弥雾器、烟雾器
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