扇形喷头喷雾质量影响因素试验研究

刘艳华

【摘要】机械应用的扇形喷头性能决定着机械喷雾质量，而实际中应用的扇形喷头喷雾质量却未达到较好的效果，应挖掘出影响喷雾质量的因素，并针对影响因素采取有效的改善措施，进而保证并提升喷雾质量。

【关键词】扁平扇形喷嘴  喷雾质量  影响因素  实验研究

一、扁平扇形喷嘴内部结构及喷射情况

（一）扁平扇形喷嘴内部结构

通过对扁平扇形喷嘴内部结构进行深入性研究后，可得到扁平扇形喷嘴内表面的形状表现出半椭球面或者半球面，而半球面是扁平扇形喷嘴内表面的特殊形状。在喷嘴头处含有V型的槽，此槽含有的两个斜面与喷嘴轴线表现出对称的效果，并且两个斜面与扁平扇形喷嘴内部的半椭球面具有相贯通的过程，通过相贯通而产生了具有狭长特点的喷口。掌握扁平扇形喷嘴的内部结构后可以完全确定出如下四个参数：第一，掌握喷嘴内部存在的入射断面具体直径尺寸。第二，掌握喷嘴内部椭圆半长轴具有的长度尺寸。第三，掌握椭圆中心处位置直至V型槽底部具体的长度尺寸。第四，掌握V型槽角度的一半。

（二）扁平扇形喷嘴喷射情况

通过掌握扁平扇形喷嘴内部结构以后可以了解到喷嘴具体的喷射情况，喷嘴在实际作业时会将喷出的液体沿着V型槽的方向流动，而流动的过程受到V型槽结构的特点呈现出狭窄的带状过程。喷射出的液体在沿着V型槽流动时形成一个扇形，而这个扇形表现出的角度被称作为喷射角。因此，扁平扇形喷嘴喷射而出的液体具有扁平扇形的喷雾状，根据喷射的喷雾形状而将喷嘴命名为扁平扇形喷嘴。

二、试验依据与试验内容

首先，创建试验方案。试验需要创建合理化方案，通过扁平扇形喷嘴内部结构可以确定出结构的参数及影响喷嘴性能的规律;其次，对喷嘴性能实施试验过程。分析与比较喷嘴的喷量效果、雾角数据、喷雾量的具体分布性能。最后，实施强化磨损与耐腐蚀的试验措施。采用此试验过程是对喷嘴使用寿命与药液适应性能进行确定，从而为合理化选择喷嘴材料奠定基础。

三、试验条件和仪器设备

（一）试验条件

在实施喷嘴性能试验时需要使用清水材料，此清水材料必须不能含有固体性的悬浮物质。在开展强化磨损试验时要应用清水添加磨料的方式，添加的磨料具体为陶土粉，陶土粉与清水进行混合，具体配比比例应按照50∶1进行配置，还要在此中加入0.1%的洗衣粉成为两者的悬浮剂。在试验过程中需要保持试液的温度与实验室的温度在12-23度之间，还要对湿度进行控制达到50%以下的要求，应用的试验台具有保证工作压力的变化量不能高出试验压力值的2.5%左右。

（二）仪器设备

试验需要配备相应的仪器设备，为扁平扇形喷嘴试验配备的仪器设备包括秒表设备、压力表设备、刻度尺设备、角度尺设备、量筒设备、喷头喷量试验台设备、激光雾滴测试仪设备、带光照相机设备、可实现摄影功能的显微镜设备、光透式投影仪设备。在计量扁平扇形喷嘴具有的切深、切角、内孔直径时运用三坐标仪与万能显微镜获取相应的数值。

四、实验结果和分析

（一）基本参数、结构方案确定试验

扇形喷嘴系列结构方案确定试验。经过对扁平扇形喷嘴内部结构的研究后并进行试验后，可以了解到喷嘴喷雾量的分布除了与喷嘴结构含有的实际参数相关外，还与喷嘴加工质量具有密切的关联性，比如在制作喷嘴内孔与V槽切口时，两者之间的衔接处存在误差;孔口边缘处的光滑度未达到标准要求;切口表面未满足平整度要求，在结构参数与加工质量的影响下会造成喷雾量分布不均匀的问题发生。

变参数试验。经过对扁平扇形喷嘴进行试验后可以确定出结构参数对喷嘴性能的影响规律，具体如下：如果切角与出流口含有的球面直径未发生变化而切深发生变化，会对喷雾流量与雾锥角产生一定的影响;切角α发生变化会对雾形与流量产生影响;喷嘴内孔直径发生变化会对雾角与流量变化产生较大的影响。

从试验结果可以看出具体的影响规律：如果内孔直径增加，而其他参数未发生变化时会表现出喷雾角与喷射流量随之增大，而当直径增大到一定数值后，喷雾角的增大效果表现出不显著的现象;如果增大喷嘴相对切深而其他参数不变时，喷射流量会发生增大的趋势，而喷雾角只有在最初时会发生增大的变化，但是当切深到达一定数值后会表现出降低的现象;如果增大切解而不改变其他参数，喷射流量会逐渐增加，而雾角却与流量产生相反的效果。因此，根据上述规律可以得到以下结论：在设计扇形噴雾嘴时应先对喷雾角的大小进行合理化确定，还将切深与切角大小充分考虑在内;喷雾量大小的决定性因素是内孔直径与切角的实际大小;雾量分布的影响因素是内孔与V型切口之间衔接处含有的几何形状决定的，还会受到制作精度的影响。

（二）性能试验、强化磨损试验和耐腐蚀试验

第一、二轮试制喷嘴性能测定。经过第一与第二次的喷嘴性能测定试验后，可以看出第二次试验后的喷嘴性能要显著高于第一次试验，但是却存在喷雾角与雾量分面未达到最佳效果的缺陷。

强化磨损对比试验。扇形雾喷嘴采用5个同型号塑料的制作方式与扇形雾喷嘴运用5个黄铜材料的制作方式进行强化磨损比较试验后，50h与100h的喷嘴量变化量都体现出塑料喷嘴的使用寿命要显著高于黄铜材料的喷嘴，可达15倍以上。

强化腐蚀试验。在进行强化腐蚀试验时对于工程塑料与黄铜的喷嘴各选出5个并浸泡于农药中，此农药为敌敌畏原液，记录50h与100h两个阶段的变化量并取平均值。经过试验后并对比试验结果，工程塑料材料的喷嘴具有较高的耐腐蚀性能。

第三轮性能试验。为了进一步确定出最优质的喷嘴设计实施了第三轮性能试验，通过对模具进行与注塑工艺的调整后，对生产出的第三批喷嘴进行第三次试验，从实验结果可知第三喷嘴的性能已经达到一定的水平，只是仍然还存在个别小喷量喷嘴具有雾量分布不均匀的现象，应继续采取措施进行提升。

第四轮试验。为了继续提升喷嘴性能采取了第四次试验，从第四次试验结果可以看出再次调整的喷嘴产品性能较好。在国际中，喷嘴以LU品牌的喷嘴性能较好，而第四次试验后的喷嘴可以达到LU系列的喷射性能相符合。

参考文献：

[1]吴春笃，王光亮，杨学军.低流量扇形雾喷头的设计[J].农业机械学报.2002（04）：274.

[2]常胜武，王光亮，沈林生.水平喷杆雾量分布的计算机模拟[J].农机化研究.2016（01）：8.