静电喷雾机electrostatic sprayer

能将药液雾化并使雾滴带电荷的喷雾机具。雾化及带电方式有两种：一种是由机械、液力或气力使药液雾化并用不同充电方法使雾滴带电；另一种是利用静电场既使药液雾化又使雾滴带电的静电雾化喷头。通常是使雾滴带负电荷，以避免雾滴带正电荷和空气中的负离子中和，从而保证静电喷雾的效果。带电的雾滴在喷头与目标（如农作物等）之间的静电场作用下作定向运动并吸附到目标上，并不断使雾滴在目标上的沉积量增加。用常规喷雾雾滴难于到达的部位，如作物叶背或植株下部，用静电喷雾则由于静电具有包围目标物周围的效应而有明显的沉积量。
发展简史 19世纪后期，法国物理学家诺来特(Nolett)教授首次进行了带电喷射液体实验，发现带电液体雾化后形成一股吸向接地目标的雾云，1944年巴黎的奎利西(Quilici)等人提出带电喷射化学药剂专利。美国农业工程师协会成员鲍恩(Bowen)等人于1952年建议将静电喷雾作为提高杀虫喷洒效率的手段。70年代英国、美国分别制出试验样机。中国70年代初开始研究静电喷雾技术和在植保上的应用。山西省晋城无线电厂首先试制出手持式静电微量喷雾机样机。

图1 三种充电方法示意图

雾滴充电方法 有电晕充电、接触充电和感应充电等三种(图1)。
电晕充电是在喷头出口雾化区设置一个或多个尖端电极，在通常气压及小输出功率的条件下利用高压电(至少达到空气的绝缘击穿电压，即电场强度为3500伏/毫米以上)及电极尖端的非自持性气体放电，使尖端电极附近形成单极分子电离区，雾滴经过这个电离区时形成带电雾滴。接触充电是高压电(1万伏以上)和即将雾化的药液直接接触，使喷嘴及药液上产生电荷堆积，通过电传导把电荷转移到药液雾流中，使雾滴带电。感应充电是在喷头出口处配置一个感应环，利用静电感应原理，使药滴在经过静电场时，产生感应电荷。要求药液射流末端处在电场强度最大的部位，则静电感应最为显著，药液在雾化过程中受感应而带电。与接触充电相比，在获得同样荷质比的情况下，感应充电所需电压要低得多，大约在3 000伏左右。因此，这种方法有利于保证绝缘。
种类 静电喷雾机有地面喷雾和高空喷雾两种形式。进行地面静电喷雾的主要机具有手持式静电喷雾器、背负式机动静电喷雾机和大型静电喷雾机等，一般均属微量喷雾。高空静电喷雾主要由农用飞机来实现。
手持式静电喷雾器 结构如图2。用干电池或小型蓄电池提供6伏电源，经振荡变压由倍压整流得到1～2万伏的直流高压，用接触充电法使药液在高速转盘雾化过程中形成荷电雾流。

图2 手持式静电喷雾器示意图

1.药液瓶； 2.静电高压发生器； 3.电源； 4.微电机； 5.转盘； 6.药液导管； 7.高压电极

背负式机动静电喷雾机 结构如图3。通常是在

图3 背负式机动静电喷雾机

A.药液； B.高速气流； C.转盘（转笼）; D.风轮

背负式机动喷雾机基础上加高压电源，并用接触充电法使转盘式微量喷头[图3(a)]雾化的雾滴荷电。也有用转笼式微量喷头[图3(b)]使药液雾化的。高压电源可用背负机上原有的汽油机照明电提供电源，亦可采用电晕充电法，以加强雾滴荷电量。
大型静电喷雾机 主要用于果园喷雾。但带电雾滴易被操作人员吸附，特别在人面对气流方向时更为严重，需采用具有密封驾驶室的拖拉机。

---

静电喷雾机electrostatic sprayers

在静电力辅助下将雾滴喷送到靶标的喷雾机。(见彩图77)
简史 20世纪初叶，科学家已对静电雾化进行了研究，40年代又研究了带静电雾滴在靶标上的沉降特点，但直至70年代中期，美国佐治亚州立大学首先研制了第一代静电喷雾机，70年代末英国科菲(R.A.Coffee)又研制成功电场力雾化喷雾机(electrodyn)。中国在80年代初开始研制，生产少量手持和背负机动静电喷雾机（见静电喷雾法）。
充电方法 使药液雾滴带电的方法有三种： 接触充电(contact charging)、电晕充电(corona charging)和感应充电(induction charging)，见图1。❶接触充电。高压静电发生装置的高压输出端与药液在喷雾系统内接触，使药液带电，故有较高的充电效率，雾滴喷离喷头时带有电荷，充电电压一般较低，并要求喷雾机有较好的绝缘措施。
❷感应充电。高压静电发生装置的高压输出端连接在喷头附近的感应电极上，药液雾滴从喷头喷出后经过感应电极形成的高压电场而带电。
❸电晕充电。高压静电发生装置输出端与数根细金属棒相接，细棒兴端高压放电使周围空气分子电离成正负离子，金属细棒吸引中和异性空气离子。同性离子被排斥，吸附在雾滴上形成带电雾滴。感应和电晕充电方法其高压静电是作用在喷出的药液雾滴上，充电效率较低，可使用较高的充电电压。

图1 药液充电方法
(据E.Moser,1981)

分类与结构 有两种基本类型。第一种类型的静电喷雾机是在常规喷雾机上安装高压静电发生器，以交流发电机或直流电源(干电池、蓄电瓶)转换为交流电进行倍压整流，采用上述三种充电方法中的一种将高压静电引向喷头，就可为药液雾滴充电。静电喷雾机上应装接地线，使机身与大地接通保证安全。第二种类型称静电场力雾化喷雾器，它的喷嘴芯与高压静电发生器相接，绝缘外套上的电极接地并与喷嘴芯保持一定的垂直和水平间距，当药液从喷嘴芯的环形缝隙流出时，就被喷嘴芯与外套间的电场力雾化(图2)。

图2 静电场力雾化喷雾机示意图
(据R.A.Coffee,1979)

1.药液瓶； 2.进气孔；3.接地电极；4.高压电药液喷头； 5.环状缝隙；6.液丝； 7.带电雾滴；8.手柄(内装有电池、高压静电发生器及接地线)
性能 充电雾滴的带电极性与喷嘴处充电装置的极性相同 ，在静电场作用下，靶标带电但极性与雾滴上的电荷极性相反，故二者相吸。当作用在雾滴上的外力（包括重力）小于电场力时，雾滴就被吸向靶标，称“静电效应”。并按电力线分布沉降于靶标的正面和背面，即“包抄效应”。雾滴带电后，表面张力降低，在静电力的相互排斥作用和液体的动能克服了表面张力后，雾滴将进一步破碎细化。与常规喷雾相比，小雾滴在靶标上的沉降率增加，提高了药剂回收率，减少了飘失，又能沉降于靶标背面，所以静电喷雾方法更适合在小雾滴喷雾时使用。
影响因素 静电喷雾性能取决于静电效应大小。静电效应与荷质比(毫库仑/千克)有关，荷质比愈大则静电效应愈明显，一般荷质比在5.5毫库仑/千克以上时即可认为有一定的静电效应。荷质比与充电电压，雾滴直径，药液的物理性质有关。充电电压增加，雾滴直径减小，都可增大荷质比； 药液的物理性质，如表面张力和粘度影响形成雾滴的直径，电导率影响充电电流，因而也影响荷质比；对电导率要求较高的充电方法如接触充电和感应充电不能利用电导率低于10-4毫西/米的药液。介电常数值决定电晕和感应充电方法的最大可能充电量，介电常数在40以上时，可使雾滴充电量达到最大充电量的90%，而介电常数在2～10时，只能达到最大充电量的50～80%。药液的物理性质可调制改变。如水中添加大分子量的碳氢化物可增加粘度，添加表面活化剂以降低水的表面张力，在矿物油剂中加入适量植物油可改变其介电常数。
使用特点 有三方面： ❶静电喷雾机的使用基本上与常规喷雾机相同，但因有静电场参与药液雾滴的沉降过程，故使用中仍有其特点，使用中应随时注意静电发生器的工作状况，保证药液雾滴带电，接地线应与地面接触良好。
❷静电喷雾过程中，雾滴所带电荷随雾滴在空气中运行时间和距离的延伸逐渐丢失，使静电效应减弱，此外空气湿度也加速雾滴电荷丢失，影响静电喷雾效果。
❸带电雾滴大部分沉积在靠近喷头的靶标上，如能辅助以风机气流输送，可改变带电雾滴的穿透性和在靶标上的沉积与分布。