双气流道辅助静电喷头设计与试验

针对荷电雾滴在喷头处易吸附,且荷电量在射程方向上易衰减等问题,结合气流辅助喷雾与静电喷雾技术,设计双气流道辅助静电喷头。采用理论分析与公式方法,计算感应电极结构参数与位置、气流道结构与参数;采用静电喷雾试验测试喷头压力的流量特性,工作参数对荷质比的影响,雾滴的空间分布和飘移特性等。喷雾量与喷雾压力的关系为y=0.366 7x~(0.467 3);在1.0 m以内的喷雾距离下,荷质比与喷雾压力、气流速度、感应电压呈正相关关系,喷雾距离越小荷电雾滴的荷电量衰减越剧烈。荷质比沿射程方向逐步衰减,在0.6~1.0 m处衰减最剧烈,而后趋于平缓;气流速度在15、22、32 m/s时,静电喷雾的飘移率分别降低50.0%、22.5%、10.7%。当喷头在额定喷雾压力为0.4 MPa、感应电压为6 k V,采集距离在1.0 m以内时,静电喷雾的反面雾滴覆盖密度比非静电喷雾提高15%以上;当采集距离在1.0~2.0 m之间时,静电喷雾的反面雾滴覆盖密度提高10%左右;当采集距离大于2.0 m时,静电喷雾的反面雾滴覆盖密度反而低于非静电喷雾。因此,风送静电喷雾应用时的气流速度和喷雾高度须根据作物冠层特征选择。本研究可为喷头的应用和大型静电喷雾机的设计提供依据。     

一种多旋翼植保无人机静电喷雾系统研究

为提高多旋翼植保无人机的植保效果,设计一种用于多旋翼植保无人机的静电喷雾系统。该静电喷雾系统包括静电喷头、喷雾流量控制模块。基于感应式荷电原理设计了感应式静电离心喷头,基于PID算法设计喷雾流量控制模块,基于网状目标法设计荷质比测量装置。结果表明,该多旋翼植保无人机静电喷雾系统中静电喷头可使雾滴荷电,喷雾流量控制模块能够稳定地控制喷雾流量,荷质比测量装置能够稳定测量雾滴荷质比,随着荷电电压增加,雾滴荷质比逐渐增加,当荷电电压为8 kV时,荷质比达到最大值,为0.59 mC/kg。     

背负式静电喷雾器静电吸附效果减退原因分析

3 JWB 16型背负式静电喷雾器采用接触充电静电系统,其带电雾滴对作物有很好的静电吸附效果,经测试正反面重量吸附比可达50%以上,但该型静电喷雾器经过一段时间实际使用后,容易发生静电吸附效果减退现象。本文通过测试实际使用的3 JWB 16型背负式静电喷雾器的绝缘电阻、雾滴荷质比和正反面吸附比,表明其静电吸附效果减退是由药液桶表面绝缘电阻下降引起的。     

在静电喷雾中喷液物化特性对荷质比的影响

采用电晕荷电方式,研究静电喷雾中喷液的物理化学特性对雾滴荷质比的影响。配制一系列不同电导率、表面张力、介电常数的喷液,进行静电喷雾,测量雾滴荷质比。结果表明,雾滴荷质比随喷液表面张力的增加无明显变化;随喷液电导率的增加而减小;随喷液介电常数的增加而增大。这些规律为以后静电喷雾制剂的配制提供了理论依据。     

双风送静电喷雾中雾滴在果园空间沉积分布试验

为评价所设计的双风送静电果园喷雾机室外性能,测试喷雾机在Y形梨树园内的雾量分布。以纸卡为样本、丽春红溶液为示踪剂,测试区域采样与断面采样对试验结果影响及不同作业速度下的田间雾量分布,分析静电喷雾效果。结果表明,区域采样策略和断面采样对冠层平均雾滴覆盖密度的结果影响不大,但断面采样策略比区域采样策略所得的雾滴覆盖密度具有更大的变异系数;作业速度是影响静电喷雾效果的一个重要因素,Ⅱ、Ⅳ档速度下静电喷雾的反面雾滴覆盖率分别提高40%、17%,但对正面的雾滴覆盖密度基本没有影响,甚至略低于非静电喷雾;静电喷雾有助于抑制雾滴飘移,试验结果显示在5.0～12.5 m的采样区域内,静电喷雾的的飘移量比非静电喷雾减少18%;该喷雾机在同类型果园应用中,防虫时可以采用Ⅲ档及以下作业速度,防病选用Ⅱ档及以下速度可以满足防治要求,但Ⅰ档作业时地面沉积量明显高于其他作业速度,不建议使用。     

我国农药静电喷雾技术的研究及应用进展

农药静电喷雾技术可以提高雾滴的有效沉积,减少农药飘失造成的生态环境隐患,是改善我国植保施药机械相对落后现状的重要突破口.首先,介绍静电喷雾技术不同荷电方式下的工作原理及应用特点,概述静电喷雾技术的发展历程,从静电喷头的研制、雾滴的荷电效果、静电雾滴的空间运动与沉积分布、静电喷雾装备的研制等4个方面详细论述我国静电喷雾技术的发展现状.其次,指出当前我国在静电喷雾领域尚缺乏对静电雾滴飘移特性与减飘方法的深入研究,建议针对不同作物开展专用静电喷雾设备的研发,并通过喷雾模型的相关理论研究,为植保施药喷雾作业提供技术装备与理论支撑,以期提高我国的植保施药技术水平.最后,针对云南省特色烟草种植的静电雾滴沉积分布及飘移特性的研究进展进行概述,并展望静电喷雾技术在云南省特殊山地条件下烟草植保的应用前景.     

静电喷雾对农药飘移及沉积分布的影响

【目的】旨在揭示静电技术对喷雾雾化性能、理化性质和沉降等方面影响,为静电喷雾技术在作物病虫草害防控应用提供依据。【方法】采用激光粒度系统比较分析静电喷雾和非静电喷雾的雾滴粒径特征,采用铂金环法和座滴法分别评测静电喷雾和非静电喷雾雾滴的表面张力和其与稗草叶片的接触角,在开放式风洞中采用麦拉片、相片纸中收集不同喷雾方式的地面飘移量及靶标的沉积量,评价静电喷雾技术对飘移沉积分布和靶标沉积量的影响。【结果】在0.3 MPa喷雾压力下,比较静电喷雾和非静电喷雾的雾滴粒径特征,发现静电喷雾的体积中径D₅₀高于非静电喷雾的,雾滴直径D₉₀却低于非静电喷雾的,但差异不显著;分布跨度S显著低于非静电喷雾的,两者的ΦVol_<150μm差异不显著,而静电喷雾粒径分布更加均匀。比较两者的理化性质发现,静电喷雾雾滴的表面张力及其与稗草叶片在200、400和600 ms的接触角均显著低于非静电喷雾。进一步采用Depositscan分析比较相片纸上飘移沉积规律,喷雾方式对飘移沉积雾滴D₅₀的影响均达到显著水平,且非静电喷雾...     

风速、喷雾压力和静电电压对雾滴沉积性的影响

为提高农药喷洒过程中雾滴的沉积效果,在试验基础上研究不同风速、喷雾压力和静电电压下雾化靶标荷电效果和沉积效果的综合影响,优化选配影响因素的参数。试验结果表明,荷质比在4 k V之后趋于稳定,当风速为0 m/s,喷雾压力为0. 3 MPa,静电电压达到6 k V时,雾滴粒径达到最小值137. 79μm,荷质比达到最大值0. 128 m C/kg,靶标背部在荷电电压大于4 k V以后出现雾滴沉积,在0. 3 MPa以后沉积率增大幅度趋于平缓。正交试验得出,风速、喷雾压力和静电电压均对雾滴沉积率有显著影响,影响主次顺序分别是静电电压、喷雾压力、风速。本系统喷雾的最佳组合是风速为0 m/s喷雾压力为0. 4 MPa和静电电压为6 k V,总沉积率达到最大值48. 01%。研究结果为进一步研究喷雾技术参数优化选配和提高喷雾沉积效果提供了依据。     

果园风送静电喷头设计与试验

[目的]针对雾滴在叶背面覆盖密度低的问题,设计了一种风送静电喷头。[方法]根据感应充电模型,同时进行理论计算,从而设计出电极及电极帽的尺寸。电极设计成锥形电极,开角为80°,高10 mm,厚2 mm,材料为铜,具有高导电性;电极帽设计成仿锥形,防止电极被药液腐蚀,材料选用环氧树脂制作,可提高介电常数,增大感应充电电场电荷。并对喷头进行了3个方面的性能试验,包括荷质比测量、静电雾滴覆盖密度对比试验和田间验证试验。[结果]荷质比测量表明:雾滴在喷头处的最大荷质比为1.167 m C·kg-1,并且距离喷头1 m处的雾滴仍然带电。雾滴覆盖密度对比试验表明:静电及喷雾距离对正、背面覆盖密度影响显著,在喷雾距离1～2 m内,背面覆盖密度相对增幅可达70%以上。田间验证试验证明:静电作用同时作用了叶片正、背沉积;风机转速对荷质比的影响与对叶片正、背沉积量的影响结果一致。[结论]研究证明该静电喷头具有明显的静电喷雾效果,可为果园风送静电喷头的设计与效果检验提供参考。     

阿维菌素无人机喷施的沉积特征及防效研究

分析不同剂型农药使用植保无人机和电动喷雾器喷雾后,农药雾滴在水稻冠层的沉积分布特征,阐明不同剂型的沉积结构及空间分布对药剂防治效果的影响。以农药雾滴采集器械和水敏纸采集农药雾滴,通过DepositScan软件分析雾滴覆盖率和雾滴密度,并利用高效液相色谱测定农药沉积量。在施药量(a.i.)45 g/hm~2条件下,植保无人机喷雾的雾滴体积中径和雾滴密度低于电动喷雾器。无人机喷雾在水稻冠层的沉积分布为由上到下递减,电动喷雾器在水稻冠层的沉积由上到下分布均匀。5种剂型应用于植保无人机喷雾的雾滴粒径由小到大依次为干悬浮剂、悬浮剂、水乳剂、乳油和水分散粒剂,沉积密度从大到小依次为干悬浮剂、水分散粒剂、水乳剂、乳油和悬浮剂,沉积量由高到低依次为干悬浮剂、乳油、水乳剂、水分散粒剂和悬浮剂。在施药量(a.i.)45 g/hm~2条件下,植保无人机干悬浮剂防效最高,电动喷雾器各剂型防效无显著性差异。植保无人机和电动喷雾器稻田喷雾,5种剂型中干悬浮剂在无人机喷雾中效果最好,同一施药量下干悬浮剂防效最高,与其他剂型差异显著。与植保无人机相比,5种剂型在电动喷雾器上的喷雾效果和防效无显著性差异。     

不同植保机械喷雾雾滴沉积分布对小麦病害的防治效果

通过比较自走式喷杆喷雾机、无人植保飞行器、背负式弥雾机3种植保机械喷雾在小麦上的农药雾滴沉积分布,分析其对小麦病害防治效果的影响。结果表明,自走式喷杆喷雾机雾滴沉积密度和雾滴覆盖率都较高,是植保飞行器的8~10倍,自走式喷杆喷雾机雾滴沉积密度为136.19~167.53个/cm~2,雾滴覆盖率为12.96%~28.13%,雾滴覆盖率上部与中部高于下部叶片。对小麦病害防治效果较好,小麦纹枯病病指防效达61.60%,赤霉病防效达71.43%,白粉病防效达78.02%。植保飞行器喷雾在小麦上、中、下部位的雾滴沉积密度分别为14.28、13.15、18.42个/cm~2,雾滴覆盖率分别为2.45%、2.08%、1.46%,植保飞行器喷雾在小麦上、中、下部雾滴分布均匀。植保飞行器喷雾对小麦病害防效较好,纹枯病病指防效达63.26%~75.20%,赤霉病病指防效达85.71%,白粉病病指防效达70.33%。背负式弥雾机喷雾在小麦上的雾滴沉积密度为81.21~147.12个/cm~2,雾滴覆盖率为7.26%~28.76%,总体表现为上部中部下部,且差异性显著。     

91WDC-150型风送式喷雾机喷雾系统的试验研究

利用91WDC-150型风送式喷雾机的样机，采用撞击雾滴采集法，通过三因素三水平的正交试验和方差分析得出：喷嘴直径是影响雾滴均匀性的主要因素，其次是药液流量和药箱压力，并找出了最佳参数组合。分析和总结了雾滴密度和雾滴直径在雾流轴线方向上的变化规律。     

Droplet spectra and high-speed wind tunnel evaluation of air induction nozzles

A series of air induction nozzles were tested in a high-speed wind tunnel. Droplet size spectra were measured for four air induction nozzles (IDK-120-01, IDK-120-02, IDK-120-03 and IDK-120-04) each at three spray pressures (0.3, 0.4 and 0.5 MPa) and seven different air velocities (121.7, 153.4, 185.5, 218.4, 253.5, 277.5 and 305.5 km·h⁻¹). The measurement distance (0.15, 0.25 and 0.35 m) from the nozzle orifice was found to be important for the atomization of the droplets. The response surface method was used to analyze the experimental data. The results indicated that Dv_0.1 and Dv_0.5 of the droplets decreased quasi-linearly with increased wind speed, while Dv_0.9 was affected by the quadratic of wind speed. Dv_0.1, Dv_0.5 and Dv_0.9 of the droplets were all proportional to the orifice size, and were not markedly influenced by the spray pressure. The percentage of the spray volume consisting of droplets with a diameter below 100 mm (%<100 mm) was found to be quadratically related to wind speed, and was not markedly influenced by the spray pressure and orifice size. However, the effect of the orifice size on the %< 200 mm could not be ignored.     

Economic analysis for smart sprayer application in wild blueberry fields

The wild blueberry industry is spending over $80 million CAD per year on agrochemicals for 93 000 ha under production in North America. A pressing need to reduce agro-chemical usage and production cost has resulted in the development of a smart sprayer for spot-application of agrochemicals in wild blueberry fields. This paper encompasses the economic analysis to determine the potential savings for spot-applications of agrochemicals using a smart sprayer. The economic analysis compared the smart sprayer with two other commercially available sprayers (basic and swath control). The swath control sprayer and smart sprayer both featured GPS auto-steer and boom section control to reduce over-spray in already applied areas based on GPS position. The basic sprayer used a foam marker for guidance with no swath control management. The smart sprayer featured a machine vision system that automatically detected target areas in the field further reducing agrochemical input by shutting individual nozzles off in non-target areas in the field. The cost analysis was performed to compare the different features of the sprayer technologies, i.e., base sprayer, additional technology, training, usage, repair and maintenance. The additional components installed on the smart sprayer were justified in terms of agrochemicals/water savings via spot-applications, tractor fuel and operator’s time. The application total cost was $2052 ha^?1 using the basic sprayer, $1799 ha^?1 using the swath control sprayer, and $1138 ha^?1 using the smart sprayer over a 2 year production cycle of the selected fields that were used in this study. The payback period ranged from 2.0 years (60 ha field size) to 9.8 years (20 ha field size) using the swath control sprayer. The payback period ranged from 11 months (60 ha field size) to 3.5 years (20 ha field size) when using the smart sprayer. Results revealed that the smart sprayer had significant advantage from both an environmental and economic perspective over the other two sprayers.     

热力烟雾机在玉米病虫害防治上的应用研究

玉米病虫害的药剂防治主要在玉米生长的中后期进行,但由于株高叶茂,田间喷药困难。热力烟雾机采用一些油剂作为农药的载体,经输导管在高温点(350~400℃)时瞬间气化,形成热雾且分布均匀,可沿田埂施药。试验以机动弥雾机喷雾防治为对照,在玉米田进行了热力烟雾机热雾粒田间不同水平距离和垂直高度的药剂雾滴分布规律和对玉米南方锈病、纹枯病、蚜虫的防效试验。结果表明,使用热力烟雾机防治效果高于机动弥雾机喷雾防治效果,热力烟雾机防治有效距离为25 m以上,热雾粒数量在田间不同水平距离(0~25 m)、垂直高度(0~2 m)范围内比较均匀,正面热雾粒附着量为150~300粒.cm-2,背面热雾粒附着量为50~140 cm2粒。     

不同植保机械施药对水稻病虫防治效果的研究

对自走式喷杆喷雾机、多旋翼植保飞行器、背负式机动弥雾机3种不同植保机械施药的作业效果及水稻病虫防治效果进行比较。结果表明,自走式喷杆喷雾机与植保飞行器工效远高于背负式机动弥雾机,是背负式机动弥雾机的6.7~10.0倍。且自走式喷杆喷雾机用工成本较低,每公顷24元,植保飞行器用工成本每公顷36元,是背负式机动弥雾机的1/5~1/3。多旋翼植保机飞行器喷药速度比自走式喷杆喷雾机快,但电池充电耗时较长。自走式喷杆喷雾机喷幅宽,喷雾均匀、用水量足,与多旋翼植保飞行器均适用于大面积推广,值得应用。多旋翼植保飞行器对水稻病害的防治效果较差,其用水量与病害控制效果有一定的关系,建议加大用水量或添加沉降剂使用。     

适宜玉米化控剂喷施的植保机具选型研究

[目的]玉米抗倒伏化控剂喷施缺少适宜机具,拟通过开展植保机具选型试验,筛选适宜化控剂喷施作业的机型。[方法]采用大田试验与实验室检测相结合的方法,检测约翰迪尔4630型、3W-500型和3WBD-16型3种植保机型开展化控作业的适应性。[结果]4630型喷杆喷雾机配套防飘扇形雾喷头作业其雾滴粒径较大,雾滴沉积密度低,且多分布在下部叶片,不利于叶片吸收,化控效果较差,且植株损伤率最高;3WBD-16型背负式电动喷雾器配套圆锥雾喷头作业喷雾均匀性最低,化控作业后效果不均匀,田间整齐度低,作业成本最高;3W-500型东方红悬挂式喷杆喷雾机配套标准扇形雾喷头作业质量和作业效率优于背负式电动喷雾器,作业后化控效果显著优于约翰迪尔4630型喷杆喷雾机,且作业成本最低。[结论]3W-500型东方红悬挂式喷杆喷雾机适宜在京郊地区玉米化控作业中应用。     

农用喷头雾滴粒径对液体黏度的响应

目的 研究农药不同黏度对喷头雾化特性的影响,为农业喷雾施药技术提供理论参考。方法 配制不同质量分数的甘油溶液替代农药试剂进行研究,将喷头喷雾区域网格化,使用粒子动态分析仪测量喷雾区域不同位置处的雾滴参数,利用SPSS分析轴心方向和径向雾滴粒径的分布规律。结果 在喷头喷雾区域轴心方向上,雾滴算术平均直径、雾滴体积平均直径及雾滴索尔特平均直径呈现出先变小然后逐渐变大的规律,外界空气阻力的扰动作用使喷射出的液体表面形成一定模式的表面波,随着距离增大波幅变大,波峰被撕裂下来,破碎成小雾滴,而后在重力的作用下雾滴间发生碰撞聚合,雾滴粒径逐渐变大;喷头喷雾区域径向上,雾滴近似于对称分布,雾滴粒径呈现出中间小两边大的特点,随着径向距离增大雾滴粒径逐渐增大;通过SPSS分析得出,轴心方向上,轴心距离、液体黏度与雾滴粒径的相关系数分别为0.531、0.795;在喷雾区域径向上,径向距离、液体黏度与雾滴粒径的相关系数分别为0.932、0.328。结论 在一定程度上,黏度较大的液体具有一定的防止漂移效果;液体黏度改变对轴心方向上雾滴粒径影响效果显著;在喷头径向上,距离的改变对雾滴粒径大小影响显著。     

喷嘴类型对植保无人飞机喷雾性能的影响

【目的】植保无人飞机具有喷雾效率高、适用性好、作物损伤小和操控人员安全系数高等特点,但飘移严重制约着其推广应用,喷嘴作为核心组件,是影响雾滴飘移的关键因素。本文旨在明确不同类型喷嘴对植保无人飞机喷雾的雾化性能及雾滴飘移的影响,为选择合适喷嘴提供理论依据。【方法】筛选20种常见的扇形、气吸型和圆锥形喷嘴,采用激光粒度仪系统测定并计算喷嘴的分布跨度、体积中径（D₅₀）及尺寸<150 μm的雾滴占全部雾粒体积的百分比（ΦVol_{<150 μm}）等表征雾化性能的参数,在开放式风洞中首先测定不同喷嘴在0.3 MPa下的流量,然后采用相片纸法和麦拉片法评价喷嘴型号对喷雾飘移和飘移沉积雾滴粒径特征的影响。【结果】在0.3 MPa喷雾压力下测定不同喷嘴雾化性能表明,在常规扇形喷嘴中,F110-01、F110-015、F110-02和F110-03随着型号的增加,分布跨度和D₅₀显著增加,而ΦVol_{<150 μm}显著减低,气吸型扇形喷嘴AFC-01—AFC-05和圆锥形喷嘴HCC80-0075—HCC80-025具有相同的规律,但相同型号的气吸型扇形喷嘴,ΦVol_{<150 μm}均显著小于扇形喷嘴和圆锥形喷嘴,而分布跨度和D₅₀均大于扇形喷嘴和圆锥形喷嘴;在气吸型扇形喷嘴中,AFC-01及IDK120-015分布跨度和D₅₀显著小于其他类型;IDK120-015 ΦVol_{<150 μm}极显著低于HCC80-02、F110-015和F110-03,分布跨度和D₅₀显著高于HCC80-02和F110-015,HCC80-02的流量分别与IDK120-015、F110-015之间差异不显著,均显著低于F110-03。进一步采用麦拉片和相片纸法评价地面飘移沉积雾滴粒径特征和飘移量,喷嘴类型和飘移距离对飘移沉积雾滴D₅₀和分布跨度的影响均达到极显著,飘移距离3 m的D₅₀和分布跨度均显著低于1 m和2 m的,Depositscan软件计算预估飘移量的趋势和实测飘移量一致,均为HCC80-02>F110-015>F110-03>IDK120-015。计算不同喷嘴防飘移效果可知,IDK120-015的防飘移效果最好,达72.02%,F110-03次之,HCC80-02最差。【结论】麦拉片和相片纸均可收集地面飘移量作为评估雾滴飘移的方法;合理选择喷嘴可降低小雾滴的百分比和扩大相对雾滴粒径,显著减少植保无人飞机施药作业过程中的雾滴飘移。     

不同防治方式下靶标农药沉积量比较

[目的]明确热雾机热雾滴的有效沉积量,分析热雾滴在作物上的有效附着量。[方法]研究了3种施药机具(喷雾器、热雾机和弥雾机)的雾滴田间分布效果,并测定了3种施药方式下油菜叶片上的多菌灵含量。[结果]热雾机的雾滴在载玻片上分布比喷雾器和弥雾机均匀,热雾机防治有效距离为25 m以上,正、背面热雾粒数量分别在204～263和83～93滴/cm2。热雾机施药叶片上多菌灵含量介于喷雾器和弥雾机,下部叶片多菌灵含量达28.569 6 mg/L,高于喷雾器和弥雾机;热雾机施药土壤中多菌灵沉积量为39 176.36mg/hm2,低于喷雾器和弥雾机。[结论]热雾机作为高效、清洁的植保施药器械有广阔的利用前景。