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旋杯式离心雾化具有雾滴粒径分布均匀、喷嘴不易堵塞及可控性强等优点,广泛应用于工、农业生产等领域,对旋杯雾化进行荷电能够显著提高雾化液滴穿透力和沉积分布均匀性,在提高喷洒效率的同时减少了对环境的污染。本文基于旋杯式离心雾化技术和静电雾化技术设计了一种新型、高效的旋杯式静电雾化系统,对其荷电性能、雾化机理及特性开展了研究,主要工作如下: 1.对流体在旋杯内的运动受力及在旋杯外的雾化进行了研究;在分析旋杯外液滴的三种分裂模式滴状、丝状和膜状分裂模式的基础上,获得各分裂模式下预测雾滴粒径的表达式及各种模式之间相互转化的临界条件,结合荷电喷雾理论,分析了荷电对旋杯式离心雾化过程及雾化特性的影响规律。 2.建立了旋杯式静电雾化荷质比测试实验台,结合高速数码摄像技术,分析了不同的雾滴分裂模式下荷质比的变化规律。结果表明,流量一定的条件下改变转速:滴状分裂模式下雾化雾滴的荷质比较小且随着荷电电压的升高荷质比增长较慢;丝状分裂模式下雾化雾滴的荷质比较大且随着荷电电压的升高荷质比增长较快。转速一定的条件下改变流量:分裂模式不变时,雾化液滴的荷质比及其增长率变化不大;分裂模式改变时,在所有的分裂模式中,丝状分裂模式下雾化液滴的荷质比及其增长率达到最大值。 3.基于高速数码摄像技术和图像处理技术对旋杯边缘液滴的分裂行为进行了可视化研究,分析了荷电对旋杯式静电喷雾雾化特性及雾滴分裂过程的影响规律。结果表明:We数较低时,滴状分裂模式下,离心力与表面张力对液滴分裂过程的影响均很大,增加荷电电压,滴状分裂模式逐渐向丝状分裂模式转变,雾滴粒径逐渐减小,雾化液滴喷幅先增大后减小,雾滴沉积分布越来越均匀。随着We数的增大,丝状分裂模式下,离心力逐渐在液滴分裂的影响因素中占主导地位,表面张力的改变对液滴分裂过程的影响减小,增加荷电电压对雾滴分裂模式的影响减弱,能够改善粒径分布的均匀性。 结合理论分析和实验研究对旋杯式静电雾化系统的荷电性能、雾化机理及特性进行了系统的研究分析,为旋杯式静电雾化技术在生产过程中最佳工况的设置提供理论依据,对现代化农药喷洒、消毒防疫等领域具有重要的工程意义。