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、對霧化的液體要求高、不能霧化高粘度液體以及會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，并且通過基頻測試實(shí)驗(yàn)及霧滴粒徑測試實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了上述模型。
　　本文主要在以下幾個方面開展了研究:
　　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)測試了低頻超聲彎振噴頭的霧化性能。測試結(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。霧化噴頭孔徑對霧滴粒徑大小的影響顯著，霧化噴頭基頻對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