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氣助式超聲霧化噴頭設計

添加時間:2019/04/20
本文立足於前幾個章節的內容aaaa,在超聲霧化噴塗理論的基礎上aaa,結合實驗aaa,得出結論aaa;對實驗過程中出現的問題進行歸納aaaaa,使後續相關研究工作更爲順利aaaa。論文主要設計並製作了氣助式超聲霧化噴霧頭aaaaa,在此基礎上設計出了不同的氣體流道aaa。
  以下爲本篇論文正文:

摘 要

超聲霧化技術由於均勻液滴的均勻性aaaaa,小的平均粒徑aaa,集中分佈和低功耗而廣泛應用於各個領域aaaaa。 爲了解決現有技術中存在的問題aaa,進一步提高了超聲霧化噴塗過程中噴塗的抗干擾能力和噴頭的實用性aaa,在保證良好噴塗的前提下噴塗寬度儘可能大aaaaa。均勻性和穩定的霧錐特性aaaaa。本文結合軟件建模和有限元仿真分析aaa,設計了一種氣輔超聲霧化噴嘴aaaa。基於此aaa,設計了可調節的供氣流體通道以實現聚集類型和散射aaaa。噴霧的類型共同位於超聲霧化噴嘴中aaaaa。

本文的主要研究內容如下:

首先aaaa,利用理論參數推導出主要機械振動結構超聲換能器和氣體輔助超聲霧化噴嘴喇叭的具體尺寸參數aaaa,噴嘴寬度可調aaa。結合有限元分析技術aaaa,採用模態分析方法aaaa。對帶喇叭的傳感器進行了虛擬仿真分析aaaa,並將仿真結果與理論設計值進行了對比aaa。 通過ANSYS軟件aaaa,對設計結構進行了模態分析aaaa,得到了理論設計誤差僅爲0.075%的縱向振動模式aaaaa,滿足了超聲霧化換能器的性能要求aaaa,以及超聲霧化的正確性aaa。理論設計通過仿真驗證aaaa。獲得機械振動結構的每個部分的最終尺寸參數aaa。

其次aaa,介紹了噴射寬度可調的氣輔超聲霧化噴嘴的組成和基本工作原理aaaaa。 在確定機械振動結構的前提下aaaa,採用流體模擬方法設計了超聲霧化噴嘴的流路結構aaa。 當噴塗寬度較小時aaaaa,通過單一變量法改變流體結構的參數aaa,並通過觀察噴嘴內氣體的運動狀態和噴嘴處的射流來選擇最佳結構參數aaa。 在大寬度噴塗的情況下aaaa,採用渦流齒輪的設計來增加噴射寬度aaaa,並通過流體模擬方法直接驗證設計的可行性aaa。 確定整體結構參數aaaa,選擇材料和原型aaa。

最後aaa,建立了超聲霧化噴霧實驗平臺aaa,完成噴霧實驗aaa。 對設計的噴射寬度可調的氣體輔助超聲霧化噴嘴進行了一系列相關實驗aaa,研究影響噴塗效果的外控因素aaa。

實驗表明aaa,當施加小寬度噴霧時aaaa,發現在一定的供應壓力範圍內aaaaa,噴霧寬度首先增加然後減小到最終趨勢aaaa。 噴霧高度在一定範圍內變化aaaaa,發現隨着高度的增加aaa,噴霧寬度先增加小幅度然後下降到最終趨勢aaaaa。 類似地aaaaa,進料液體的流速在一定範圍內變化aaa,並且發現進料液體的流速變化對噴射寬度幾乎沒有影響aaaaa。 在大寬度噴塗期間aaaa,發現在一定的供應壓力範圍內aaaa,隨着供應壓力的增加aaaa,噴射寬度增加並最終穩定aaaa。 當噴射高度在一定範圍內變化時aaa,隨着高度增加aaaaa,噴射寬度逐漸增加並最終變得穩定aaaa。 類似地aaa,進料液體的流速在一定範圍內變化aaaa,並且發現進料液體的流速變化對噴射寬度幾乎沒有影響aaa,並且噴射寬度基本保持不變aaaa。 在霧化噴嘴中進行的小寬度噴霧試驗和大寬度噴霧試驗充分證明了超聲霧化噴嘴的設計噴射寬度在一定範圍內的可調節性aaaaa。 最後aaaaa,測試噴霧效果aaaaa。結果表明aaaaa,超聲霧化噴霧均勻aaaa,噴霧錐形特徵穩定aaa,噴霧效果良好aaa。

關鍵詞:噴嘴aaaaa,超聲霧化aaa,壓電換能器aaa,噴霧寬度可調aaa,霧錐特性穩定

Abstract

本文的主要研究內容如下::

其次aaa,介紹了空氣輔助超聲霧化噴嘴的組成和基本工作原理aaa。在確定機械振動結構的前提下aaa,超聲霧化噴嘴的流道採用流體模擬方法設計aaa。當噴塗小寬度時aaa,採用單變量法改變流體結構的各種參數aaaa,通過觀察和分析流體內部氣體的運動和流體模擬結果中噴嘴處的射流來選擇最佳結構參數aaaa。在寬幅噴塗時aaaaa,使用渦輪齒輪來增加噴塗寬度aaaa,並通過流體模擬直接驗證設計的可行性aaa。

確定整體結構參數aaaaa,材料和製作原型aaa。

最後aaaa,測試噴霧效果aaa。結果表明aaaa,噴霧均勻aaaa,噴霧霧錐特性穩定aaa,噴霧效果良好aaa。

關鍵詞:噴嘴aaaa,超聲霧化aaa,壓電換能器aaaa,噴霧寬度可調aaa,霧錐特性

有許多方法可以霧化[1]aaaa。傳統的霧化方法包括壓力霧化aaaa,氣體霧化aaaa,旋轉霧化aaa,氣泡霧化和蒸汽汽笛霧化aaaaa。 壓力霧化噴霧錐角小aaaaa,噴霧錐角隨壓力和環境氣體密度變化;氣體霧化噴霧錐角小aaaaa,噴射氣流速度低時霧化質量低;旋轉霧化霧化量小aaaaa,霧化後液滴顆粒大;氣泡霧化需要輔以供氣裝置;蒸汽哨子的液滴大小很大aaa,難以控制aaaaa。 與傳統的霧化方法相比aaa,超聲霧化是一種新型的霧化方法aaa。機械結構構件表面的高頻振動導致固液接觸表面產生引起空化的衝擊波aaaaa,並且連續的液滴被撕裂aaa。破碎的液滴形成液滴簇[2]aaaa。超聲霧化具有許多優點aaa,例如霧化後液滴尺寸均勻aaa,粒徑小aaaa,霧化濃度高aaaa,粒徑分佈均勻aaa,噴嘴結構均勻aaa。它相對簡單aaa,易於使用aaaa,霧化液體不易堵塞管道[3]aaaa,因爲超聲霧化的優點使其得到廣泛應用aaaaa。

超聲霧化技術作爲一項相對較新的技術aaaaa,正逐漸受到廣泛關注aaaa。 當液體輸送速度低時aaa,超聲霧化可以獲得優異的霧化效果aaaa,霧化後的液滴尺寸均勻aaaa,粒徑細aaa,霧化質量高aaa。 在這個階段aaa,超聲霧化主要包括兩種類型[4]:流體動力學和壓電傳感器aaaa。 根據超聲能量源aaaa,超聲霧化噴嘴也分爲兩種類型:流體動力超聲霧化噴嘴和壓電超聲霧化噴嘴aaa。 流體動力超聲霧化噴嘴主要使用通過具有非常高的噴嘴速度的氣體或液體激發諧振腔而產生的超聲波的原子噴射aaaaa,其中諧振腔的尺寸決定了由其激發的超聲波的頻率aaaaa,和流體動力型超聲霧化噴嘴的頻率相對較低aaaa。 同時aaaaa,液體的速率aaaa,諧振腔的位置aaaaa,噴嘴的尺寸和壓力都與霧化後的液滴尺寸有關aaaaa。

儘管流體動力霧化噴嘴像壓電霧化噴嘴一樣產生超聲波aaaa,但產生的液滴的粒徑相對較大aaaaa。相反aaaaa,由壓電超聲霧化噴嘴產生的液滴霧化液體aaaa。粒徑小aaa,分佈均勻aaaa。對於要求低流速和高粒度要求的應用aaaa,壓電超聲霧化器更合適aaaaa。

該壓電超聲霧化噴嘴具有液滴尺寸小aaaa,粒徑均勻aaaaa,材料消耗少aaa,堵塞少aaa,精度高aaaa,可控性高aaaa,結構簡單aaa,操作方便等優點aaa。工業aaaaa,農業aaaaa,醫藥aaaaa,化工aaaa,能源等行業[5-12]aaaaa。

壓電超聲霧化噴嘴具有優異的霧化效果aaaaa,是目前最有前景的霧化噴嘴aaa。 目前aaaaa,壓電超聲霧化器主要有低頻和高頻[13]aaa。工作頻率在20kHz至80kHz之間的超聲霧化器是低頻超聲霧化器aaaa,超聲霧化工作頻率大於1MHzaaa。該裝置是高頻超聲霧化器aaaaa。 對於高頻超聲霧化器aaaaa,對操作過程中水質要求高aaa,工作時間短aaaaa,可靠性低aaaa,難以霧化高粘度液體aaa,易於改變液體化學結構等aaa,由於這些不可避免的缺點aaa,極大地限制了高頻超聲霧化器的發展前景aaa。由於低頻超聲霧化器具有以下優點:可靠性高aaa,不會損壞霧化液的化學結構aaaaa,水質要求低aaaaa,因此低頻超聲霧化已廣泛應用於各個領域aaaa,因此aaaa,研究低頻超聲霧化器非常有意義aaaaa。 同時aaaa,壓電超聲霧化器可根據不同的傳感器分爲磁致伸縮型和壓電型[14]aaaaa。 當使用磁致伸縮換能器時aaaaa,通常在其輻射表面上形成液滴aaa,並且在使用中aaa,喇叭連接到換能器振動器aaaa,使得更可能產生液滴aaa,並且當換能器被按壓時在電晶片的情況下aaaaa,產生的超聲波達到兆赫級aaaaa,從而在液體表面形成大量小液滴以實現液體的霧化aaa。 對於晶片型壓電超聲霧化器aaaa,由於霧化過程中液態水位的限制aaaaa,應用範圍受到很大限制aaaaa。本文主要介紹了帶磁喇叭的磁致伸縮壓電超聲霧化技術aaa。噴嘴aaaaa。

空氣輔助超聲霧化噴嘴設計:

實驗裝置 實驗裝置

供液裝置 液體供應裝置

供氣裝置 供氣裝置

超聲波電源 超聲波電源

檢測裝置 檢測裝置

目 錄

摘要
摘要
第1章介紹
1.1簡介
1.2超聲波霧化技術概述
1.3超聲霧化噴嘴國內外發展現狀
1.3.1超聲霧化噴嘴在國外的發展現狀
1.3.2超聲霧化噴嘴的國內發展狀況
1.4本文的研究意義及其主要內容
第二章超聲波霧化噴塗的基本理論 2.1壓電陶瓷材料介紹
2.1.1壓電效應和反壓電效應
2.1.2壓電材料
2.1.3壓電方程
2.2壓電材料的重要性能參數
2.2.1機電耦合係數
2.2.2靈活性常數
2.2.3壓電常數
2.2.4電氣品質因數和介電損耗因數
2.3超聲霧化的理論基礎
2.3.1霧化錐角的概念
2.3.2超聲霧化的現有解釋
2.4載氣霧氣錐輸送流模型
2.4.1霧化液滴的強制模型
2.4.2霧化後液滴的碰撞模型
2.5本章概要
第3章超聲波霧化頭的機械振動結構設計 3.1壓電傳感器簡介
3.1.1壓電傳感器的應用和分類
3.1.2振動模式和壓電傳感器的選擇
3.1.3壓電傳感器驅動電壓的波形選擇
3.2壓電傳感器的設計 3.2.1壓電換能器材料的選擇
3.2.2壓電換能器尺寸設計
3.2.3喇叭尺寸的設計
3.3壓電傳感器的模態分析
3.4本章概要
第四章氣體輔助超聲霧化噴嘴整體結構設計可調節噴塗寬度 4.1噴射寬度可調的氣輔超聲霧化噴嘴的工作原理
4.2噴射寬度可調的超聲霧化噴嘴結構設計 4.2.1超聲霧化噴嘴氣體流路的設計與模擬 4.2.2超聲霧化噴嘴殼體設計
4.3超聲霧化噴嘴的整體結構
4.4本章概要
第五章超聲波霧化噴塗實驗與研究 5.1實驗裝置
5.1.1液體供應裝置的選擇
5.1.2供氣裝置的選擇
5.1.3超聲波電源的選擇
5.1.4檢測裝置的選擇
5.2超聲霧化噴嘴霧化流量5.3空氣輔助超聲霧化小寬度噴霧實驗研究
5.3.1供氣壓力對噴霧寬度的影響 5.3.2噴霧高度對噴霧寬度的影響 5.3.3液體供應流量對噴霧寬度的影響 5.4空氣輔助超聲霧化大幅噴霧實驗研究
5.4.1供氣壓力對噴霧寬度的影響 5.4.2噴霧高度對噴霧寬度的影響 5.4.3液體供應流量對噴霧寬度的影響 5.5噴霧效果檢測
5.6本章概要
第六章結論與展望
6.1主要工作和結論
6.2展望 參考
作者簡介
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