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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。
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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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