环保型农用静电喷雾器的设计与研究

• 作 者: 于广
• 机 构: 哈尔滨工业大学
• 出 处: 哈尔滨工业大学
• 发表日期: 2008年期
• 关键词: 环保型农用静电喷雾器 喷雾技术 设计参数 Saber仿真

静电喷雾技术是降低药液漂移、减少农药对环境污染的有效手段，是高效低污染农药喷洒技术发展的新方向。基于对国内外静电喷雾发展状况得知，因静电雾化技术相当复杂，故较成熟静电雾化理论分析还没有成型。　　静电喷雾是通过荷电来改善雾化质量的喷雾技术。本文对静电喷雾液滴的二次雾化破裂机理进行了建模分析。静电雾化改善雾化质量的过程，是电场力和液体的表面张力竞争的结果，得到了荷电液滴破裂的边界条件。静电场对荷电雾滴的输送和沉积有重要的影响，故静电雾化具有独特的优势，其能够阻止雾滴的凝聚，使雾滴射流能够为电场力而控制。　　分析雾滴荷电机理。感应荷电技术在静电雾化中被广泛应用，本文主要研究感应荷电。电极的类型和参数决定着高压电场，故建立感应荷电的电学模型，并且基于该模型的场强和荷质比公式被导出。分析电极结构参数对荷电效果的影响，为静电电极的结构设计提供理论依据，为雾滴荷质比试验论证提供参考。理论分析和仿真结果表明，荷电量随充电电压的升高呈线性增加;随感应环状电极半径的增大而减弱。　　电极的空间电场对雾滴的输运和沉积影响显著。建立了环状感应电极空间电场的数学模型。并基于该模型的基础上，根据电极的边界条件，对静电感应环的电场方程进行了变化和推导，得到电场的解析解。利用Matlab软件，求得数值解和得到电场的分布图。仿真结果得出：在荷电雾滴从电极输运到靶标的程中，在电极附近电场起主导作用；在标靶附近电场衰减的几乎不再起作用。　　设计静电喷雾中的直流高压发生器。通过对不同的DC/DC变换器进行分析，提出系统的整体方案。本文设计BOOST电路加推挽DC/DC变换器和倍压整流的方案。对BOOST电路进行了详细设计与分析。推挽DC/DC变换器的SG3525功率管驱动电路等解决方案合理设计。整个设计过程中，根据设计参数进行Saber仿真，并且研究了各种工况下的系统特性，分析仿真结果后得出结论：在负载较大的正常工况下，输出特性良好；而负载较小时，输出电压迅速降低。这样的特性正是静电喷雾进行自我保护调节所需要的。直流高压发生器，在许多领域的实际应用中都有迫切的需求。因此，本文通过理论分析和软件仿真所设计的直流发生器在理论和实践中都具有参考价值。