静电喷雾的理论分析与应用研究

论文摘要

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。

论文目录

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