低頻彎振超聲霧化噴頭的研制及應(yīng)用.pdf

1、一般來說，利用超聲波霧化液體所產(chǎn)生的霧滴粒徑一般在100μm以下，且霧滴均勻分布，從而在低液體傳輸速度條件下獲得良好的霧化質(zhì)量。超聲霧化器按照頻率來分主要分為三類:工作頻率大于1MHz的高頻超聲霧化器、工作頻率20kHz～100kHz的低頻超聲霧化器以及工作頻率介于100kHz～1MHz的中頻超聲霧化器。高頻超聲霧化器存在可靠性低、工作效率低、對(duì)霧化的液體要求高、不能霧化高粘度液體以及會(huì)改變霧化液體的化學(xué)結(jié)構(gòu)等缺點(diǎn)，因而高頻超聲霧化器在

2、霧化栽培領(lǐng)域不具有應(yīng)用前景。中頻超聲霧化器大多用在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等需要超精密儀器的高端領(lǐng)域，造價(jià)極其昂貴，且霧化量較小僅適用于微量噴霧，不適用于農(nóng)業(yè)噴霧領(lǐng)域。低頻超聲霧化器具有可靠性高、不影響霧化液體的化學(xué)結(jié)構(gòu)以及可以霧化高粘度液體等優(yōu)點(diǎn)，但是低頻超聲霧化器存在驅(qū)動(dòng)電壓高、發(fā)熱嚴(yán)重以及霧滴較粗大等缺點(diǎn)。為了克服目前超聲霧化噴頭存在的問題，本文提出了低頻彎振超聲霧化工作原理，建立了基于該原理的低頻彎振超聲霧化噴頭基頻計(jì)算的理論模型和有限元單元模

3、型，并且通過基頻測(cè)試實(shí)驗(yàn)及霧滴粒徑測(cè)試實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了上述模型。
　　本文主要在以下幾個(gè)方面開展了研究:
　　1、創(chuàng)新設(shè)計(jì)了低頻彎振超聲霧化噴頭。采用純力學(xué)方法建立了低頻彎振超聲霧化噴頭基頻計(jì)算理論模型，構(gòu)建了低頻彎振超聲霧化噴頭核心部件——復(fù)合壓電振子的應(yīng)力應(yīng)變方程。根據(jù)薄小板撓度理論，推導(dǎo)出了低頻彎振超聲霧化噴頭的邊界條件方程，再結(jié)合Bessel函數(shù)，得到了低頻彎振超聲霧化噴頭的共振頻率方程，利用MATLAB編程求解出低頻彎振

4、超聲霧化噴頭在不同的尺寸條件下的基頻。
　　2、建立了低頻彎振超聲霧化噴頭有限單元模型。應(yīng)用該模型，計(jì)算了低頻超聲彎振噴頭基頻的數(shù)值解。
　　3、應(yīng)用正交試驗(yàn)方法建立了基頻和低頻超聲彎振噴頭關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)的回歸數(shù)學(xué)模型?；貧w模型表明，各結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)低彎振超聲霧化噴頭的基頻的影響主次順序依次為:壓電陶瓷片外徑、壓電陶瓷片內(nèi)徑、金屬圓片直徑、壓電陶瓷片厚度。對(duì)低頻彎振超聲霧化噴頭基頻的影響極為顯著的是壓電陶瓷片的外徑、內(nèi)徑及金屬圓片

5、直徑;對(duì)低頻彎振超聲霧化噴頭基頻的影響顯著的是壓電陶瓷片厚度。
　　4、應(yīng)用工業(yè)噴霧激光粒度分析儀(Winner318型)測(cè)試了低頻超聲彎振噴頭的霧化性能。測(cè)試結(jié)果表明:當(dāng)進(jìn)水孔徑增大或者霧化噴頭基頻值減小時(shí)，霧滴粒徑大小將會(huì)增大。影響霧滴粒徑的主次順序依次為:霧化噴頭孔徑、霧化噴頭基頻。霧化噴頭孔徑對(duì)霧滴粒徑大小的影響顯著，霧化噴頭基頻對(duì)霧滴粒徑大小的影響不顯著。
　　5、應(yīng)用低頻彎振超聲霧化噴頭，進(jìn)一步研制出了低碳、綠色