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1、1999年1月农业机械学报第30卷第1期液力式雾化喷头雾滴直径的分布规律马承伟严荷荣袁冬顺崔引安【摘要】研究了几种液力式雾化喷头的雾滴直径分布规律。根据实测的数据,采用2假设检验的数理统计方法,确定了其雾滴直径的数量分布一般服从对数正态分布或贯山棚泽分布规律,而雾滴直径的体积分布则服从正态分布或RosinRammler分布规律。叙词:喷头雾滴分布前言对液体进行雾化是许多专业领域的共同需求。在空调喷水室、农业植保机械、农业建筑内的雾化降温和喷雾消毒、喷灌及喷雾干燥等领域使用着各种各样的液体雾化器,其中液力式雾化喷头因雾化量大
2、、能耗低、设备简单、经济性好而得到广泛采用。评定喷头性能优劣的重要指标是其产生的雾滴直径大小及雾滴谱分布,而常用的数量中径、体积中径、算术平均直径或索特尔平均直径等评价指标虽能从不同侧面在总体上反映雾滴的直径大小,却不能全面反映总体的雾滴谱分布,即雾滴直径大小的范围和不同直径雾滴所占比例多少的情况。为了对喷头进行深入研究,以便正确运用和设计喷头及与之相配合的相关装置,需要全面掌握总体的雾滴谱分布规律。在其得到确定的情况下,雾滴的数量中径、体积中径、算术平均直径与索特尔平均直径等也都容易计算得出。1雾滴直径的分布概率密度函数雾
3、滴直径的分布规律可采用以直径d为变量的雾滴直径的数量或体积分布概率密度函[1～3]数f(d)进行全面的描述。以下为一些学者提出的几种主要形式∶21(d-dN)(1)正态分布f(d)=exp-2(1)SN22SN21(2)平方根正态分布f(d)=expd-dT(2)-22dST2ST21(lnd-lndG)(3)对数正态分布f(d)=exp-2(3)2dlnSG2lnSG2q(4)贯山棚泽分布f(d)=Bdexp(-Cd)(4)(5)RosinRammler分布表达雾滴直径的体积分布规律qR(d)=exp-(d/dR)(
4、5)收稿日期:19971124马承伟中国农业大学水利与土木工程学院副教授,100083北京市严荷荣中国农业机械化科学研究院工程师,100083北京市袁冬顺中国农业大学水利与土木工程学院高级工程师崔引安中国农业大学水利与土木工程学院教授34农业机械学报1999年式(5)中R(d)是直径大于d的雾滴体积占全部雾滴体积的比例,由该式也可求得雾滴直径的体积分布概率密度为qq-1qf(d)=qdexp-(d/dR)(6)dR式(1)～(6)中dN、dT、dG、dR——与雾滴直径相关的直径特征值,mSN、ST——与雾滴直径偏差相关的量,
5、mSG——与雾滴直径偏差相关的量,无量纲-3-qB、C、q——经验参数,B(m)、C(m)、q(无量纲)在确定的分布中,以上参数均为常数。上述雾滴直径分布规律的函数式都是针对一定范围特定种类的喷头研究得出的,由于雾滴产生的物理过程的复杂性以及喷头种类与型号规格的多样性,使得不同喷头的雾滴直径分布规律有很大差异。液力式雾化喷头的雾滴分布属于何种分布需经过具体分析检验而确定。笔者对用于空调喷水室和农业建筑的雾化降温装置、植保机械及喷灌的几种液力式雾化喷头(见表1)的雾滴直径进行了实测,在实测结果的基础上,按以上雾滴直径分布概率密
6、度函数式,采用数理统计方法检验,确定了适于描述液力式喷头雾滴直径分布规律的概率密度函数式。表1试验喷头一览表型号类型雾型喷孔大小/mm应用领域产地仿Luwa切向离心式空心圆锥雾!3空调喷水室北京FL2切向离心式空心圆锥雾!3空调喷水室浙江FD3切向离心式空心圆锥雾!4空调喷水室江苏NYJ*切向离心式空心圆锥雾!1植保机械浙江WP1折射式扇形雾!1雾化灌溉河南HARDI468013E窄缝式扇形雾1.5×0.5植保机械丹麦*为普通植保喷雾机械用的切向离心式空心圆锥雾喷头,NYJ是本文为方便引用与阐述所采用的代号,非标准型号。2雾
7、滴直径分布的测定测定在中国农业机械化科学研究院的MALVERN2600/3600激光雾滴测定仪上进行。取喷雾压力p=0.10、0.18、0.30MPa。测定结果按直径分段作出数量比例(频率)fN(d)与体积比例(频率)fV(d)。图1、图2为根据部分实测数据作出的雾滴数量与体积分布频率直方图。3喷头雾滴直径分布假设检验的方法为了确定试验的几种喷头的雾滴直径分布规律,采用数理统计方法,对前述5种分布进行了假设检验,其方法与步骤如下。(1)根据雾滴直径分布的实测数据进行分布规律的假设将式(1)～(6)概率密度函数的图形(参见图3
8、)与实测的雾滴直径分布频率(图1与图2等)作直观比较,确定分别以正态分布与RosinRammler分布作为体积分布的假设,以正态分布、平方根正态分布、对数正态分布以及贯山棚泽分布作为数量分布的假设进行检验。第1期马承伟等:液力式雾化喷头雾滴直径的分布规律35图1实测雾滴直径的数量分布频率图
