【摘要】：超聲霧化技術(shù)由于產(chǎn)生的霧滴均勻性好、平均粒徑小,分布集中、電源功耗低等優(yōu)點(diǎn)在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。為了解決現(xiàn)有技術(shù)問題,進(jìn)一步增強(qiáng)超聲霧化噴涂時(shí)噴霧的抗干擾能力及噴霧頭的實(shí)用性,在保證噴霧均勻性好、霧錐特性穩(wěn)定的前提下盡可能實(shí)現(xiàn)噴涂寬度在較大范圍內(nèi)的變化,本文利用軟件建模及有限元仿真分析相結(jié)合的方法,設(shè)計(jì)了氣體輔助式超聲霧化噴頭,并在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)可調(diào)的供氣流體通道,實(shí)現(xiàn)了聚攏型噴霧與散射型噴霧在一個(gè)超聲霧化噴頭并存的設(shè)計(jì)方案。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,通過理論公式推導(dǎo)計(jì)算得出噴涂寬度可調(diào)的氣助式超聲霧化噴頭的主要機(jī)械振動(dòng)結(jié)構(gòu)超聲換能器及變幅桿的具體尺寸參數(shù),結(jié)合有限元分析技術(shù),采用模態(tài)分析方法對(duì)所設(shè)計(jì)的帶變幅桿的換能器進(jìn)行虛擬仿真分析,將仿真結(jié)果與理論設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較。通過ANSYS軟件對(duì)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析,得到了與理論設(shè)計(jì)僅有0.075%誤差的縱向振動(dòng)模態(tài),滿足超聲霧化用換能器對(duì)性能的要求,用仿真驗(yàn)證理論設(shè)計(jì)的正確性,得出機(jī)械振動(dòng)結(jié)構(gòu)各部分最終尺寸參數(shù)。其次,介紹了噴涂寬度可調(diào)的氣助式超聲霧化噴頭的組成結(jié)構(gòu)和基本工作原理。在機(jī)械振動(dòng)結(jié)構(gòu)確定的前提下,通過流體仿真的方法對(duì)超聲霧化噴頭的流道結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。小寬度噴涂時(shí),采用單一變量的方法改變流體結(jié)構(gòu)的各個(gè)參數(shù),通過觀察分析流體仿真結(jié)果中噴頭內(nèi)部氣體的運(yùn)動(dòng)狀況及在噴口處的射流情況來選擇最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)。大寬度噴涂時(shí),采用渦流齒輪增大噴涂寬度的設(shè)計(jì)方案,通過流體仿真的方法,直接驗(yàn)證設(shè)計(jì)的可行性。確定整體結(jié)構(gòu)參數(shù),選擇材料,進(jìn)行樣機(jī)制作。最后,搭建超聲霧化噴涂實(shí)驗(yàn)平臺(tái)完成噴霧實(shí)驗(yàn)。對(duì)所設(shè)計(jì)的噴涂寬度可調(diào)的氣助式超聲霧化噴頭進(jìn)行一系列相關(guān)實(shí)驗(yàn),研究影響噴涂效果的外部控制因素。實(shí)驗(yàn)表明在進(jìn)行小寬度噴涂時(shí),發(fā)現(xiàn)在一定供氣壓力范圍內(nèi),噴涂寬度呈現(xiàn)先增加后減小最后趨于平穩(wěn)的趨勢(shì)。在一定范圍內(nèi)改變噴涂高度,發(fā)現(xiàn)隨著高度的增加,噴涂寬度呈現(xiàn)出先小幅度增加后減小最后趨于平穩(wěn)的趨勢(shì)。同樣,在一定范圍內(nèi)改變供液流量,發(fā)現(xiàn)供液流量的變化對(duì)噴涂寬度的影響不大。在進(jìn)行大寬度噴涂時(shí),發(fā)現(xiàn)在一定供氣壓力范圍內(nèi),隨著供氣壓力的增大,噴涂寬度隨之增大,最后趨于平穩(wěn)。當(dāng)在一定范圍內(nèi)改變噴涂高度時(shí),隨著高度的增加,噴涂寬度逐漸增加,最終趨于平穩(wěn)。同樣,在一定范圍內(nèi)改變供液流量,發(fā)現(xiàn)供液流量的變化對(duì)噴涂寬度的影響很小,噴涂寬度基本保持不變。在一個(gè)霧化噴頭中進(jìn)行的小寬度噴涂實(shí)驗(yàn)與大寬度噴涂實(shí)驗(yàn)充分證明了所設(shè)計(jì)的超聲霧化噴頭噴涂寬度在一定范圍內(nèi)的可調(diào)性。最后并對(duì)噴霧效果進(jìn)行檢驗(yàn),結(jié)果表明超聲霧化噴涂噴霧均勻,噴霧霧錐特性穩(wěn)定,噴涂效果良好。
【圖文】：

圖 1.2 壓電式超聲霧化噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖式超聲霧化噴嘴具有霧化后產(chǎn)生的液滴顆粒細(xì)小且粒徑不易堵塞、高精度、高可控性、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便等優(yōu)農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、化工、能源等行業(yè)[5-12]。其典型應(yīng)用如表 聲霧化噴嘴霧化效果極佳，是目前最具有發(fā)展?jié)摿Φ囊环N超聲霧化器主要有低頻和高頻[13]之分，，其中工作頻率處的超聲霧化器為低頻超聲霧化器，工作頻率大于 1MH聲霧化器。對(duì)于高頻超聲霧化器，工作時(shí)對(duì)水質(zhì)的要求、可靠性較低、難以霧化粘度高的液體且極易改變液體的不可避免的缺點(diǎn)，極大的限制了高頻超聲霧化器的發(fā)展器具有這些優(yōu)點(diǎn)：可靠性極高、不會(huì)破壞被霧化液體的高，使低頻超聲波霧化在各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用器進(jìn)行研究顯得極為有意義。同時(shí)壓電式超聲霧化器按換

1.3 帶有變幅桿的球式壓電超聲霧化器結(jié)構(gòu)示意ey LB 等人設(shè)計(jì)出一種工作頻率為 120kHz 的超聲換能器，并將變幅桿與換能器壓緊來放大換能器大位置處，在霧化面上液體被振動(dòng)破碎形成大量后蓋板采用陶瓷材料時(shí)，夾心式換能器工作頻率超聲霧化噴頭結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1.4 所示。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH122

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2687174