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在线混药技术是现代植保机械的一大发展趋势。射流混药器作为在线混药喷雾系统的关键部件之一,实现农药和水分开储存及农药和水能实时在线混合,在植保机械上具有较好的应用前景。本文研究射流混药器在不同工况下的混药特性及内部流场,分析面积比对射流混药器混药特性曲线及混药区间的影响,确定能够运用到在线混药喷雾系统中射流混药器面积比的范围。将射流混药器与喷杆喷雾机的喷雾系统组成在线混药喷雾系统,对不同结构参数的射流混药器与不同配置参数的在线混药喷雾系统进行参数匹配,旨在为射流混药器在在线混药喷雾系统的应用提供有效指导。主要研究工作包括以下几个方面: (1)建立射流混药器特性方程,理论分析不同结构参数的射流混药器混药状态下的压力比h与混药比q变化的函数关系,并定义射流混药器混药状态下最大压力比hj,为射流混药器的混药区间;对射流混药器进行流体动力学CFD的数值计算,分析射流混药器在混药和回流两种状态不同工况下射流混药器内部流场及混药比的变化,在数值计算基础上确定射流混药器的面积比范围为1.42~4.34,射流嘴出口直径范围1.68~3.0mm,并由此确定试验所用射流混药器的结构参数。 (2)在喷杆喷雾机的喷雾系统中对面积比m∈(0.86,12.76)内25种面积比的射流混药器进行混药特性试验。分析射流嘴出口直径值不同的射流混药器的流量特性和面积比对h-q特性曲线及混药区间的影响。射流混药器的工作流体流量由射流嘴出口直径及工作压力决定,与射流嘴出口直径和工作压力呈递增关系,而与射流混药器的面积比及出口压力无关。射流混药器的h-q特性曲线中压力比h和混药比q呈近似线性递减,曲线斜率只与面积比m有关与具体工作压力水平无关,设定压力比h=0.35,混药比q随面积比m先递增后递减,面积比m>4.43的射流混药器在压力比h=0.35工况点均处于回流状态。小面积比的射流混药器具有小混药比,高压力比的特点,更符合工程需求。 试验结果表明:射流混药器的混药区间hj随面积比m呈近似正态分布,面积比m从1.34增大到4.13,混药区间hj从0.68快速衰减降到0.35降幅48.5%。以最大混药比q>0.1,混药区间hj>0.35为设计需求,射流混药器的面积比m范围为1.73~4.13。根据试验所得压力比及对应混药比数据,运用工程计算软件MathCAD对特性方程进行流速系数识别。4个流速系数均可在某一个范围内取值,确定每个流速系数范围需进一步扩大试验研究。 (3)搭建在线混药喷雾系统,对不同喷头类型的喷雾系统进行流量特性测试。根据射流混药器混药特性试验的结果,选择5种射流混药器在不同配置参数的喷雾系统中进行在线混药喷雾试验,对不同结构参数的射流混药器与不同工作参数的在线混药喷雾系统进行参数匹配。 面积比为5.67与5.36的射流混药器无法运用到在线混药喷雾系统中进行在线混药喷雾。 射流嘴出口直径为1.68mm,面积比m=2.21的射流混药器与ST110-01型喷头组成8m喷幅的在线混药喷雾系统,与ST110-015型喷头组成喷幅6m的在线混药喷雾系统,与ST110-02型喷头组成4m喷幅的在线混药喷雾系统。 射流嘴出口直径为2.16mm,面积比m=2.63的射流混药器与ST110-015型喷头组成8m喷幅的在线混药喷雾系统,与ST110-02型喷头组成6m喷幅的在线混药喷雾系统。 射流嘴出口直径为2.46mm,面积比m=2.64的射流混药器与ST110-02型喷头组成8m喷幅的在线混药喷雾系统。 面积比是影响射流混药器混药性能最关键的参数,射流混药器应用到在线混药喷雾系统中应首先考虑;其次是射流混药器的工作流体流量特性与在线混药喷雾系统流量特性的匹配。