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便携式喷雾装置以其使用方便、机动性强、维护简单的特点在卫生防疫、战地消杀、灭虫除菌等方面具有广泛的使用需求,目前普遍采用手动加压的方式,自动化程度较低,而电动气溶胶装置耗能高且难以适应野外作业的要求,相比于常规喷洒技术,风送荷电气溶胶喷雾技术在改善喷雾均匀性、提高标靶沉积量和减少环境污染方面具有显著的优势,本文设计了一种高效、节能的新型便携式电动气溶胶荷电喷雾系统,并对该系统的荷电喷雾性能和结构进行了研究和分析,具体工作如下: 1.为满足便携式喷雾器技术要求(喷幅5~8米,功率小于100W,喷雾粒径约50μm,工作时长1~2小时,背负重量小于20kg),对便携式风送荷电喷雾系统的结构进行了整体设计。优化风送流道收缩段结构,采用维托辛思基曲线来减少气流在收缩段的风压和能量损失,提高流道出风均匀性。设计供液管路实现对微量喷雾(80~120ml/min)的精确测量和控制。重新定义了便携式喷雾器的外形结构,在满足容量要求(8L)的基础上充分考虑背负舒适性、稳定性和现代感。采用锂电池作为电源,实现了喷雾器“瘦身”,大大降低了背负重量。 2.设计了一种环形感应荷电形式,通过对水雾感应荷电的理论分析,研究电极环与喷嘴距离(极间距)、电极环直径和充电电压对喷雾荷电性能的影响规律。试验结果显示最佳极间距出现在喷雾射流的破碎长度附近,电极环直径越靠近喷雾液面荷电效果越好,雾滴群荷电量随充电电压呈线性增长,5.2kV时液滴粒径减小了三分之一,并且在目标物上的沉积量显著提高。这为感应荷电雾化喷头的结构设计提供了科学依据。 3.设计了一种新型双风机轴流风送结构,解决了低速风送下带电液滴的回流问题。同时,利用PIV方法对流道出口处的喷雾流场进行测试,研究充电电压和双风机风速匹配对液滴回流的影响规律,结果显示回流区域随充电电压的升高而增大,双风机开启时,环形气幕能有效抑制回流区的产生,并提高雾滴在喷雾轴向的飞行距离。这为便携式双风机的结构设计和最佳风机匹配提供理论指导。 本文成功研制了一种便携式风送荷电气溶胶喷雾系统,其具有灵活性强、能耗低、喷洒效率高、环境污染小等技术特点,能满足复杂环境条件下的喷洒要求,适用于卫生防疫、战地消杀、灭虫除菌等诸多领域,值得推广应用。