气力式静电喷枪设计及其喷雾性能的测试

为了提高植保作业中喷雾器的喷雾效果,将高压静电喷雾技术与气力式喷雾技术结合,设计了气力式静电喷枪。该喷雾器由充电式镍氢电池、高压静电发生器、喷枪主体、静电喷头组成,采用感应充电的方式对雾滴进行充电。对喷枪的喷幅进行了测量,用法拉第筒法测量了荷质比,用PIV(particle image velocimetry)测速系统测量了雾滴运动速度分布,最后用浓度测试法测量了雾滴沉积率。结果表明:静电作用可使喷枪喷幅变宽;荷质比随气体压力的加大而增长;静电作用能提高雾滴运动速度且使雾滴运动速度分布更加均匀;静电作用能提高雾滴在叶片上的沉积率,尤其能提高叶片背面的沉积率,从而使雾滴能够均匀吸附于作物表面各部位。     

ESS温室喷雾器喷雾特性的PDIA检测实验

为研究静电喷雾系统(ESS)温室喷雾器的喷雾特性、荷电喷雾场的空间形态及雾滴的尺寸分布,并为具体的喷雾施药场合选择最佳的雾滴大小,运用Oxford激光粒子图像分析测试系统(PDIA)对气流中群体荷电雾滴流场进行实验研究.选取荷电喷雾场中的不同位置,通过对雾滴的粒谱范围、尺寸分布及发散度的测试与分析,为ESS静电喷雾器在温室内的喷施与操作提供实验依据.研究表明:沿轴向距离喷嘴越远,喷雾发展越充分,荷电雾滴粒径越小、分布越均匀;沿横向雾滴粒径呈中间小两边大的分布状况;雾滴粒径谱范围集中在4.4～31.2 μm之间;相对尺寸范围和发散边界随着喷雾场轴向距离的增大而增大、扩散比基本不随距离变化且保持相对稳定.实验结果表明ESS喷雾器的雾化质量很高,具有优良的综合技术性能.     

静电场中带电浆液雾滴静电破碎分析

为了研究静电喷雾两相流动过程中高压静电场对雾滴破碎的影响,探讨雾滴静电破碎的机理,采用瑞利极限对石灰浆液雾滴的静电破碎过程进行了理论分析和实验验证,获得了影响石灰浆液雾滴静电破碎的因素及不同静电电压下雾滴的粒径分布与荷质比的关系。理论分析表明:静电场中雾滴在瑞利极限和泰勒极限的要求下产生破碎,影响其破碎的因素包括荷电量、射流速速、雾滴粒径、表面张力、浆液质量分数以及温度等,其中雾滴荷质比、射流速度在雾滴静电破碎过程中起着重要作用,雾滴越大,其破碎的荷质比越大。对雾滴破碎的实验表明,雾滴粒径随着荷质比的增大而逐渐减小,破碎的荷质比远小于其估算值,分析认为雾滴在静电力作用下确实产生了破碎,其破碎过程不但与静电力有关,同时与静电场、速度场及其他外界因素紧密相关,静电力是静电喷雾流场中雾滴发生破碎的重要因素。     

基于圆锥管状电极的高压静电场对雾滴荷电的影响

静电喷头电极产生的高压静电场对雾滴荷电及沉积效果有重要影响,为此,根据航空静电喷雾的特点改进原有圆柱管状电极型式为圆锥管状电极。借助Ansoft Maxwell软件和试验测试方法对锥形管状电极的空间电场强度进行分析。建立了基于圆锥管状电极静电喷头的雾滴荷电效果测试系统,开展了模拟飞行条件下的充电电压对雾滴荷质比及沉积分布的影响效果试验研究。结果显示:电极空间电场模拟结果与测试计算结果基本符合,确定靠近锥形电极20~70 mm范围为最佳荷电区域。雾滴荷质比随着充电电压的增加有增加的趋势,与距离喷头的轴向位置关系不大,当电压达到10 kV时雾滴荷电饱和,并获得了最大荷质比2.13 mC/kg。相比0 kV条件,10 kV电压条件下的雾滴在中性靶标侧面、下面和背面的沉积量有明显提高,分别平均提高了18、19、18 cm-2;雾滴在正极靶标的沉积量明显多于负极和中性靶标,在正极靶标背面上的平均沉积量相比其正面和侧面增加的更多,达到86%。     

水煤浆雾滴群荷电特性的试验研究

利用针管–环状电极配置的微喷射流静电雾化系统对水煤浆雾滴群的荷电特性进行了试验研究,以雾滴群的荷质比作为衡量其荷电效果的指标,采用网状目标法获得了高压静电场强度、水煤浆电导率以及射流流量对水煤浆雾滴群荷电特性的影响规律。试验中发现充电电极在正向加压及逆向减压的情况下,水煤浆雾滴群表现出两种不同的荷电规律, 除起止电压之外,雾滴群在正向加压过程的荷质比均不同程度略小于同等条件下逆向减压过程的荷质比。研究还表明：环状充电电极加载25 kV以内的电压已经能使水煤浆射流在静电场以感应荷电方式有效充电,达到静电雾化的条件;相对高的感应场强、液体电导率以及较低的射流量能够使雾滴群获得较高的荷质比。     

高压静电液体雾化技术

高压静电雾化具有雾滴粒径细小、粒径尺度单一、空间弥散程度广等优点,广泛应用于农牧林业病虫害防治、工业喷涂、燃烧、脱硫除尘及材料薄膜制备等领域。为有效提高燃油燃烧效率、烟气脱硫效率及药剂灭菌效率等,从破碎动力学、不稳定理论及雾化模式等出发对高压静电雾化理论进行了详细的阐述,测试了平口雾化喷嘴在针-环状组合电极下的喷雾特性。获得了雾化角、射程、沉积量分布及雾滴荷质比、索太尔(SMD)平均直径和PIV雾化流场图象等信息,并进行了分析。实验结果表明:高压静电减小了液体的表面张力和粘滞阻力,使液体容易破碎成更为细小的液滴,使雾滴尺寸分布更均匀。雾滴荷电后,带电雾滴在高压静电场的作用下容易发生二次雾化,进一步减小雾滴粒径;同时带电雾滴在电荷之间斥力作用下,弥散程度加大,且能在目标物感应出与本身电荷极性相反的电荷,从而在极化力、引力等作用下更容易被目标物所捕获。     

感应荷电喷雾荷电性能与喷雾特性试验研究

荷电喷雾技术是一种利用静电作用控制液滴运动来改善喷雾特性的手段,它的效果受到喷雾荷电性能的直接影响。为此,从水雾感应荷电理论出发,建立雾滴群荷电量的理论公式,通过试验研究电极参数对雾滴荷电性能的影响,并测试了喷雾特性。结果表明:1)最佳极间距与液膜破碎长度有关,完全破碎前荷质比随极间距增加而增加,完全破碎后荷质比随极间距增加而减小,荷电性能随电极环直径减小而增大;2)荷电喷雾能提高药液在目标物表面和背部的沉积量,同时改善均匀性;3)雾滴粒径在静电力作用下逐步减小,分布趋于均匀。     

生物柴油雾滴静电破碎机理与实验研究

为获得良好的生物柴油雾化效果,通过模型计算和实验测量研究了生物柴油雾滴在静电场中的破碎现象和机理。采用Rayleigh不稳定条件建立了生物柴油的静电破碎模型,获得了影响生物柴油静电破碎的主要因素以及不同影响因素下雾滴荷质比,并采用相位Doppler粒度分析仪(PDPA)和Faraday筒检测了生物柴油静电雾化的雾滴粒径分布与荷质比。研究表明:为了满足Rayleigh极限与Taylor极限,雾滴一方面在表面电荷(包括过剩电荷与非过剩极化电荷)的作用下克服雾滴表面张力实现Rayleigh破碎,另一方面在静电场诱导的极化力作用下产生变形,实现Taylor破碎。理论分析认为影响生物柴油雾滴破碎的关键因素包括荷电量、速度和温度,因此加热、提高射流速度以及雾滴荷质比是改善生物柴油雾化效果的有效措施。实验测量中发现生物柴油雾滴的典型荷质比约为10-9～10-8 C/g,远低于10-6 C/g的理论计算值。分析认为雾滴破碎中的静电能消耗、非过剩电荷引起的带电量增加、雾滴极化、流体力剪切破碎以及生物柴油物理特性等是造成理论分析与实验结果存在较大差距的主要原因。     

低浓度石灰浆雾滴荷电特性的试验研究

为深入探索石灰浆液荷电雾化脱硫的机理,对石灰浆雾滴荷电特性进行了研究。通过石灰浆雾滴荷质比、喷雾场的测试和机理分析表明:石灰浆雾滴的荷电效果与浆液流量、雾化角、充电装置结构参数、充电电压等诸多因素有关;荷质比随浆液流量、雾化角的增大而增大,但雾化角进入稳定值后继续增大流量对提高荷质比的作用不明显;电极放电电压随喷嘴与电极距离、名义雾化角和流量的增大而减小;在本试验条件下,流量<45 L/h时存在最佳电压值,约为11 kV,流量>45 L/h时荷电电压值宜控制在约12 kV;石灰浆雾滴荷电能有效地使雾滴细化而且分布趋向均匀。     

静电喷雾技术中高压电源及应用

介绍了静电喷雾中高压电源的主要结构和应用 ,静电喷雾中荷电雾滴沉积性能是衡量喷雾机性能的重要标志之一 ,用植株模拟测试法可在实验室测量不同荷电情况、不同位置下的喷雾量。实验研究证明 :静电在均匀、细化雾滴及提高其在目标物上沉积量的均匀性方面效果显著 ,具有广阔的应用前景。     

高压脉冲负电晕荷电喷雾试验研究

为减少化学农药带来的污染,采用了荷电喷雾新技术。首先对负高压脉冲电晕荷电机理进行了理论分析,再用网状目标法通过调节电压、极距、电极直径、电极数目等参数进行电晕荷电试验,比较各因素对电晕放电伏-安特性影响及荷电后雾化效果;测量不同电压下雾滴的索太尔直径;并用高速摄影拍摄雾滴带电射流破碎时的状态,得到射流破碎时的雾滴形状。理论分析和试验结果表明,电压越高,雾滴谱较窄,雾滴粒径变细,均匀度越高;揭示了不同影响因素下的雾滴荷电特性,为负高压脉冲电晕荷电喷雾技术的应用和设计提供了理论基础和试验数据。     

Modeling of electrostatic-based pesticide spray systems

A microscopic model for the electrostatic spraying system is presented to investigate the effect of the voltage applied to the induction nozzle on the droplet's charge, mobility, and charge-to-mass ratio. The variation of these parameters along the jet was also included. The model also lays particular emphasis on the effect of the applied voltage on the spray current and the charge density at the nozzle. A macroscopic model for the electrostatic spraying system is also presented. The objective of the model was to study the spatial distribution of the droplet charge density, transit time, and trajectory in the region between the nozzle and the target in terms of the flow velocity of the spray and the space-charge-produced electric field. On the macroscopic scale, both the droplet charge density and the spray current increase with the voltage applied to the charging electrode. With the decrease of the spray flow velocity, the space-charge-produced electric field becomes dominant and tends to: contract the droplet trajectories toward the axis of the spray system, and hence enhance the droplet deposition efficiency; and decrease the charge density at the target with the possibility of minimizing back-ionization. On the microscopic scale, induction charging eliminates the ion current from the current to the target and the associated back-ionization. The calculated droplet charge and charge-to-mass ratio which increase with the voltage applied to the charging electrode, agreed with the values reported previously     

农用高压荷电雾滴形态特征与沉降运动分析

针对农用高压静电喷雾器械在雾化性能检测方面存在的不足,基于药液雾化场的实验数据,提出了利用激光粒子图像技术获取雾滴特征参数,再结合数字图像处理技术对雾滴运动情况进行分析的检测统计方法.以EES温室高压静电喷雾场中雾滴沉降区的雾滴形态特征及其运动为研究对象.运用Oxford激光粒子图像分析测试系统(PDIA)对图像中的雾滴直径、周长、形心位置、圆形度等特征参数进行计算与统计.同时,利用标记点跟踪和雾滴邻域匹配慨率方法对雾滴的运动轨迹进行拟合与分析.实验结果表明,该方法实现了对静电喷雾场中雾滴形态特征的快速准确检测,为进一步分析荷电雾滴的沉降及漂移运动提供了有效方法.     

Electrostatic Pesticide Spraying: Concepts and Practice

The system requirements and characteristics necessary for the design and development of electrostatic-spraying machines uniquely adapted to agricultural pesticide applications are presented. The fundamental approach utilizes an electrostatic-induction nozzle to atomize pneumatically the spray (e.g., 30-50 ?m volume median diameter (VMD)) and to charge the conductive liquid (e.g., 10?1?104 ?m) typically to a ?10-mC/kg. charge-to-mass level. Aerodynamic trajection then disperses the charged pesticide droplets deep into the electrostatically shielded plant canopies where the electric field of the interspersed cloud's space charge (e.g., ?20 ?C/m3) is mainly relied upon for deposition. While the transient charge- transfer capability of living plants has been experimentally verified as adequate for electrostatic, spraying, gaseous discharges between sharp leaf tips and incoming charged spray clouds have been shown to introduce a deposit-limiting condition which is dependent upon plant morphology. Mass-transfer studies of the agricultural electrostatic spraying system have documented increases in droplet deposition efficiency ranging from two- to seven-fold onto various model and biological targets as compar, d with similar, uncharged sprays and with, conventionally applied sprays. Field evaluations of full-scale prototype electrostatic pesticide-spraying machines have verified the insect-control efficacy of electrostatic applications of 1/2-rates of pesticide to be equal to conventional spray application requiring full rates.     

喷淋脱硫塔内除雾器运行特性

除雾器的除雾效果对脱硫系统的稳定运行、烟道腐蚀及烟气排放有重要影响,研究不同空塔流速及组合条件下除雾器的除雾性能很有必要。为此,建立了接近实际工程的喷淋脱硫塔实验台,研究了空塔流速、喷淋层与除雾器距离、不同雾化喷嘴等对除雾器出口液滴含量、粒径分布的影响,以及管式除雾器性能。研究结果表明：空塔流速对一级除雾器出口液滴含量的影响较大,对二级除雾器出口液滴含量有一定影响;除雾器出口液滴粒径随空塔流速提高而减小;喷嘴雾化粒径变小后,一级除雾器出口液滴含量明显增加;喷淋层与除雾器间距对一级除雾器出口液滴含量有较大影响;管式除雾器对除雾器出口液滴含量影响不大。     

Electrical characterization of bell-type electrostatic paintingsystems

A numerical model that determines the electrical characteristics of a bell-type electrostatic painting system is presented. The model is capable of handling the complex geometries of practical sprayers and accounts for the space charge effect of charged paint droplets. The influence of aerodynamic forces is also considered in tracing individual droplet trajectories. As a test of tile simulation, the restricted case of a sprayer emitting ions, rather than charged paint droplets, was modeled. The simulation results were compared with experimental data and showed good agreement. For the more general case, maps of equipotential contours and the paint droplet trajectories are generated for a bell-type sprayer. It was found that the space charge tends to increase the deposition field, although not as strongly as increased bell potential or decreased bell-to-target spacing. However, the space charge also caused the spray pattern to expand, possibly leading to increased overspray     

水射流雾滴谱试验研究

利用LSA-III型激光粒度测试仪对水射流雾化的雾滴谱随速度和空间变化特性进行了试验研究,得到了雾滴谱液滴直径随速度增加而减小,随速度的增加变得更均匀的结果。雾滴谱的索特尔平均直径从轴心向两侧边缘变小,且上侧比下侧的更小,并随速度和离开喷嘴出口距离的增大,这种变化趋势在减弱。速度为27m/s和35.3m/s时射流雾化实际上处于风生破碎阶段,并由于二次雾化破碎,液滴直径沿轴向减小;速度为93.5m/s和121.6m/s时的射流二次雾化范围很短,并由于碰撞的原因,液滴直径沿轴向增大。