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气力式静电喷雾技术具有改善雾滴粒径、减少雾滴飘移、雾滴速度分布均匀、在靶标上的沉积率高、减小农药对环境的污染等优点,对植物的保护与防治具有深远意义。本文基于大量理论背景,设计出农用气力式静电雾化喷枪,并对该喷枪的喷雾性能进行试验,最后分析不同气体压力、静电作用等对喷雾性能的影响。主要研究工作包括:
(1)静电喷雾理论分析。对静电雾化机理、气力式雾化机理、雾滴充电的三种方式、荷电雾滴在空间的运动原理做了深入分析,指出荷电强度、气体压力对雾滴的粒径、速度等影响;对评定喷雾性能的各种参数做了详细的阐述,包括雾滴粒径、雾滴运动速度、喷幅、荷质比、沉积率。分析这些理论的目的是为了给设计农用气力式静电雾化喷枪提供良好的基础与依据。
(2)农用气力式静电雾化喷枪的设计。基于大量理论背景并结合实际应用,设计出农用气力式静电雾化喷枪,设定喷嘴直径为2mm,气体的工作压力在0.05MPa~0.2MPa之间,雾滴充电方法选择感应式,充电电压为3000V。所设计的零件主要有:1、静电喷头,包括喷头主体与喷头外壳;2、环状电极与绝缘环;3、连接套筒;4、喷枪底部连接板。
(3)农用气力式静电雾化喷枪的喷雾性能试验。将所设计的喷枪与空压机、药液罐、气管液管组成农用静电喷雾装置,并对喷枪的喷雾性能(流量、雾滴粒径、雾滴运动速度、喷幅与喷距、荷质比、沉积率)进行试验。试验结果表明:
气体压力对喷枪的喷雾性能有显著影响:1、流量随着气体压力的升高而增大,最小流量为0.334L/min(0.05MPa处),最大流量可达0.486L/min(0.2MPa处);2、喷距在气体压力为0.15MPa、0.2MPa时最远,分别为4.6m、4.7m;3、喷幅在气体压力为0.15MPa、0.2MPa时最宽,且两种气体压力下的喷幅近似;4、气体压力越高,荷质比越高,在气体压力为0.15MPa、0.2MPa时荷质比最高且两者相近,分别为1.095mc/Kg、1.10378mc/Kg;5、气体压力越高,雾滴平均运动速度越快,且雾滴运动速度分布越均匀,气体压力在0.15MPa、0.2MPa时,雾滴平均运动速度最高且分布最为均匀;6、随着气体压力的升高,雾滴的平均体积中经越小,气体压力至0.15MPa、0.2MPa时,雾滴的平均体积中经最小且两者相近;7、在其它工作条件相同情况下,增大气体压力可以提高雾滴的沉积率,在离景观树水平距离1.5m处,气体压力在0.15MPa、0.2MPa,沉积率达到最高且两者相近,分别为61.2%、62.2%。
静电作用对喷枪的喷雾性能有显著影响:1、荷电后在各个距离所得到的喷幅均大于未荷电时;2、荷电后雾滴平均运动速度明显高于未荷电时,且荷电后雾滴运动速度分布的均匀程度明显好于未荷电时;3、荷电后在各个气体压力下的雾滴平均体积中径均小于未荷电时,气体压力在0.15MPa、0.2MPa时雾滴的平均体积中径最小且两者相近,分别为43.363μm、43.176μm;4、在其他工作条件相同情况下,荷电后雾滴在景观树上的沉积率明显大于未荷电时。
综合各种喷雾性能参数,设定农用气力式静电雾化喷枪的最佳工作条件为:气体压力0.15MPa、荷电、离作物距离1.5m。