薄壁微喷带组合均匀度及铺设间距试验研究

【目的】研究薄壁微喷带组合均匀度及最佳铺设间距。【方法】选取市场常用的N44 mm微喷带,开展不同压力下微喷带喷洒强度、均匀度和喷洒宽度试验,利用Surfer软件克里金插值法按照水量组合原理对数据进行网格化处理,在1.0~2.0 R(喷洒宽度)范围内,分析微喷带组合喷洒强度、组合均匀度,确定微喷带合理组合间距。【结果】发现单管微喷带喷洒强度随喷洒距离增大呈双峰或单峰分布,喷洒宽度也随压力的增大而增大。组合喷洒强度随铺设间距的增大而减小;组合均匀度随铺设间距增大呈"大-小-大-小"的趋势,当微喷带铺设间距为1.6 R时,组合均匀度达到峰值。【结论】针对市场上常用的折径44 mm微喷带,发现当铺设间距为1.8 R与1.9 R时,组合喷洒强度较小,组合均匀度较大,满足规范要求。     

压力对微喷带水量分布的影响研究

微喷带水量分布均匀性是影响微喷灌灌溉质量的重要因素,工作压力是控制微喷带喷洒均匀度的主要参数。以国内常见的一种机械打孔、内径为32 mm和28 mm的微喷带为研究对象,通过压力调节,分析压力对微喷带喷洒均匀度的影响,由垂直微喷带方向和沿微喷带方向上的水量分布情况得到喷洒均匀性最优时的压力值。结果表明,垂直微喷带方向上,Φ32微喷带Φ28微喷带都在压力23 k Pa处水量分布情况最好。沿微喷带方向,压力是逐渐减小的,水量分布情况决定于此处的压力值,使整条微喷带保持良好喷洒均匀度的条件就是让压力值保持在最优均匀度压力值附近。     

ZGKQ50-W型抗旱灌溉机与微喷带组合应用性能参数试验

为解决现有机组设备沉重、运行成本不清以及与微喷带组合方式不明确的问题,设计研发了ZGKQ50-W型抗旱灌溉机组,机组选择汽油泵作为动力设备。试验测试了机组首部耗油量及配备4种常用型号微喷带的喷洒均匀系数,计算并验证了与不同微喷带组合后的最大灌溉面积以及灌溉667 m~2土地所需的运行成本。结果表明,机组首部与微喷带组合后的最大运行流量为20 m~3/h,与Ⅰ号微喷带组合后喷洒均匀系数低于70%,与Ⅱ号微喷带的组合方式为2条33 m以2 m的间距并列铺设,组合后的喷洒均匀系数为73.30%,灌溉667 m~2土地运行成本为470.9元;与Ⅲ号微喷带的组合方式为3条83.3 m以3.5 m的间距并列铺设,组合后的喷洒均匀系数为77.06%,灌溉667 m~2土地运行成本为175.2元;与Ⅳ号微喷带的组合方式为3条99.3 m以2 m的间距并列铺设,组合后的喷洒均匀系数为77.40%,灌溉667 m~2土地运行成本为320.0元。综合考虑喷洒均匀系数及运行成本,Ⅲ号微喷带省工省时,适合进行大面积灌溉;Ⅱ号微喷带灌溉区域灵活性强,适合在小型零散地块使用。     

微喷带随水施用除草剂除草效果及均匀度研究

为分析微喷带水药一体灌溉时药品施用效果和均匀度,在武威开展了大田微喷带随水施用除草剂试验。以常用?32斜5孔微喷带为灌水施药设备,长度40 m,在正常工作压力(55 kPa)和总药量(1.522 5 kg/hm~2)下,通过调节施药器内药液浓度(试验A区1.5、B区2.0、C区3.0 g/L)对微喷带随水施用除草剂的大田除草效果和施药均匀度进行分析。结果表明:试验A、B、C区在垂直微喷带方向,杂草株防效呈先增大后变小的趋势,与微喷带水量分布规律一致;在总药量相同的情况下,在微喷带3 m位置,A1与B1、C1达到显著差异(P0.05),20 m位置不同浓度之间差异不显著,37 m位置A1、B1与C1之间存在显著差异(P0.05)。沿微喷带方向杂草株防效均匀度逐渐降低,垂直微喷带均匀度先变大后变小。试验C区杂草防效均匀度明显低于A、B区,A、B区均匀度Cu均在0.98附近,C区Cu最大值为0.98,最小值仅为0.78,差异显著。基于提高微喷带施药的均匀度,兼顾杂草防效,使用微喷带水药一体施用该除草剂时浓度为2.0 g/L效果较好。     

工作压力及喷射角度对微喷带单孔喷水特性影响的试验研究

针对工作压力及喷射角度对微喷带单孔喷水特性的影响进行了试验,通过对微喷带单孔喷洒射程、湿润区宽度、干燥区宽度、水滴直径以及工作状态下微喷带直径的研究分析,发现:喷射角度为30°时,微喷带单孔喷洒射程达到最大值;湿润区宽度随着喷射角度和工作压力的增大而增大;工作压力为20 k Pa时,微喷带喷洒性能参数曲线波动明显,不宜在实际生产实践中应用;工作压力和喷射角度变化对水滴直径并没有明显影响;工作状态下微喷带直径的稳定程度反映了微喷带喷洒性能的稳定程度。     

水肥一体微喷带沿程压力及肥液浓度分布规律试验研究

为分析水肥一体化微喷带运行过程中沿程肥液浓度分布规律及影响因素,研究了肥料种类、施肥罐压差对微喷带沿程压力和肥液浓度分布的影响。结果表明,在微喷带铺设长度为40 m时,沿程压力逐渐降低,但降幅逐渐减缓;管首压力越大管道首尾压差越大,微喷带施肥均匀性越低。综合微喷带有效喷洒范围,大田微喷带存在适宜首部工作压力(本研究中的微喷带为50～60 kPa)。N肥(易溶肥料)沿程浓度受施肥罐作用压差影响明显,P肥(难溶肥料)沿程浓度变化趋势平缓,浓度随时间变化急剧。在实际生产实践中,应根据不同的肥料确定合适的工作压力及施肥罐作用压差,选择合适的喷洒时间以保证微喷带施肥均匀性及施肥量。     

作物遮挡下不同微喷带灌溉关键参数研究

以国内外6种常见类型的微喷带(带宽35、45、60、80mm和带有侧翼带宽55mm和65mm)为研究对象,研究了冬小麦遮挡条件下各种类型微喷带压力流量关系、有效喷洒宽度、水量分布均匀系数Cu等的变化规律。结果表明,60mm和80mm带宽的微喷带流量对压力敏感程度大、流量变动大,且水力性能较差,而其他4种微喷带的水力性能优良;不同类型微喷带有效喷洒宽度和水量分布均匀系数都随叶面积增大明显降低,喷洒的水量大部分都被紧挨微喷带的作物遮挡。相对而言,微喷带双翼N65水量分布均匀性较高且有效喷洒宽度大。     

微喷带激光打孔设备的研制与试验

介绍了微喷带激光打孔设备的研究与设计,并通过对比试验,分析了微喷带激光打孔相比机械打孔设备的优点,主要表现在激光打孔能够生产出高强度的微喷带、激光打孔生产的微喷带灌水均匀度更高、激光打孔能够具有更高的生产效率.激光打孔生产微喷带将是国内微喷带技术进一步发展的必然趋势,是国内微喷带产品升级换代的新途径.     

运用激光雨滴谱仪分析微喷带水量分布特性北大核心

微喷带水量分布均匀性直接影响微喷带灌溉质量,激光雨滴谱仪能够测量降雨强度、雨滴粒径大小和雨滴降落速度,以国内常见的机械打孔、内径为32 mm的微喷带为研究对象,通过调节工作压力和喷射角度,运用激光雨滴谱仪测取降雨强度,分析压力和喷射角度对微喷带单孔降雨强度的影响,并运用水量分布均匀系数通用公式计算Cu。结果表明,随着喷射角度的增大,灌水强度先减小后增大;压力越大,微喷带单孔喷洒降雨强度越小;垂直微喷带距离0.3、0.6、1.5、1.8、2.1 m处,压力越大,降雨强度越小,降雨强度峰值位置在1.2 m处的水量分布均匀系数Cu值较大。     

运用激光雨滴谱仪分析微喷带水量分布特性

微喷带水量分布均匀性直接影响微喷带灌溉质量,激光雨滴谱仪能够测量降雨强度、雨滴粒径大小和雨滴降落速度,以国内常见的机械打孔、内径为32 mm的微喷带为研究对象,通过调节工作压力和喷射角度,运用激光雨滴谱仪测取降雨强度,分析压力和喷射角度对微喷带单孔降雨强度的影响,并运用水量分布均匀系数通用公式计算Cu。结果表明,随着喷射角度的增大,灌水强度先减小后增大;压力越大,微喷带单孔喷洒降雨强度越小;垂直微喷带距离0.3、0.6、1.5、1.8、2.1 m处,压力越大,降雨强度越小,降雨强度峰值位置在1.2 m处的水量分布均匀系数Cu值较大。     

喷雾技术参数对雾滴飘移特性的影响

为了研究不同技术参数对雾滴漂移特性的影响,在可控风洞环境条件下测试了不同型号喷头在不同喷雾技术参数下的抗飘失能力,结果表明:喷头型号变小、喷雾压力和风速增大都增加了飘失对于喷雾高度变化的敏感程度,Lu喷头的敏感程度大于ID喷头;改变喷雾方向角对雾滴飘失的影响相对于风速、喷头型号并不显著.     

PWM间歇式变量喷雾的雾化特性

采用频率在20Hz以内可调、占空比可调的方波信号驱动开关电磁阀,改变电磁阀门开通和关断的时间,实现了基于脉宽调制(PWM)技术的间歇式脉动变量喷雾.以农业喷施中常用的平口扇形喷嘴为例,从间歇式脉动变量喷雾的流量调节范围、雾量分布、喷雾角、雾滴粒径、雾滴速度及喷雾动态特性随流量的变化规律等方面,分析讨论了PWM间歇式脉动变量喷雾的雾化特性.研究结果是,流量调节范围为4.17;随流量的减小,雾量分布向中央集中的趋势很小,雾滴粒径稍增大,喷雾角、雾滴粒径随流量的变化率分别为0.0433(°)/%、0.616μm/%,影响程度很微小;随流量的减小,雾滴速度基本无变化,动能中值直径(KEMD)和比能(SE)随流量的变化率分别为-0.63μm/%、0.2451J/(kg·%),流量控制对喷雾动态特性的影响也较小.     

喷杆式喷雾分布均匀性试验研究

针对喷杆喷雾雾量分布不均的问题,借助喷雾性能综合试验台,研究扇形喷头喷雾分布的均匀性,得到影响喷雾分布均匀性的主要因素和变化规律。同时,用正交方法试验得到喷杆安装高度、工作压力和流量对喷雾均匀性的影响,并通过数据处理和数据分析,得出均匀性较高时的因素水平组合。     

基于PWM变量喷雾的单喷头动态雾量分布均匀性实验

为研究PWM变量喷雾系统的动态雾量分布均匀性特点,以胭脂红溶液为喷雾试剂,在输送带上放置矩阵式集雾穴盘收集雾滴,采用浓度-吸光度法测量雾量沉积浓度,对单个喷头分别测试了不同PWM频率、PWM占空比和喷雾压力对总体区域、喷雾前进方向和喷杆方向上雾量分布均匀性的影响。研究发现,相较于喷杆方向,PWM频率对单喷头在喷雾前进方向上的雾量分布均匀性影响更大,某一速度条件下PWM频率的最小值应至少保证喷雾的连续性,且无需过大,从而保证电磁阀的使用寿命;当PWM占空比增大到一定值使喷雾流量基本稳定时,PWM占空比的继续增大可同时提高单喷头在喷雾前进方向和喷杆方向上的雾量分布均匀性,而在PWM占空比增大到该定值之前,仅对喷雾前进方向上的雾量分布有明显影响;在雾化效果较好的前提下,喷雾压力对单喷头在喷雾前进方向和喷杆方向上的雾量分布均匀性均有较大影响,且影响效果相反,主要因为随着喷雾压力的增大,雾量更多地向喷杆方向上的两侧和喷雾前进方向上的中间聚集。     

喷雾干燥过程的数值模拟

利用CFD模型对新型减水剂喷雾干燥过程进行了数值模拟,得到了干燥过程中干燥塔内气体湿度、速度和温度分布,以及颗粒运动的轨迹、直径变化和停留时间等详细信息,为新型减水剂的干燥设备选型与操作参数优化等提供了参考。模拟结果表明,利用喷雾干燥的方法对该新型减水剂的干燥是可行的。     

不同转速和不同水平风速对离心式喷头喷雾漂移的影响

在离心式喷头喷雾系统中,转速和水平风速是影响其喷雾漂移的主要原因。为此,对雾滴建立能量方程,从理论方面描述了雾滴漂移的程度;搭建了离心式喷雾系统试验平台,分析不同转速下雾滴直径变化情况以及不同转速、不同水平风速对离心式喷头喷雾漂移的影响规律。雾滴漂移率的理论计算和试验结果表明:水平风速不变时,理论漂移率与试验漂移率都随着转速增大而增大;转速不变时,理论漂移率和试验漂移率也随着水平风速的增大而增大;当喷头转速和水平风速都较大时,漂移率急剧上升且达到了非常大的数值;理论漂移率和试验漂移率之间的误差不超过3%,说明从能量角度对雾滴的喷雾性能进行理论描述是合理、可行的。该理论分析和试验研究可为离心式喷头喷雾系统实际应用提供参考。     

基于PWM技术的连续式变量喷雾装置设计与特性分析

使用电磁比例调节阀,开发了脉宽调制(PWM)连续式变量喷雾装置,并研究了此种变量喷雾装置的喷雾特性.结果表明:流量调节范围较宽,平口扇形喷嘴的流量调节范围达7:1;当减小占空比,以减小流量时,显著改变了喷雾发散度,雾量分布明显向中央集中,喷雾角变小;流量控制对雾滴粒径影响很小,随着流量减小,雾滴粒径稍有减小的趋势.     

果树对靶喷雾机柔性喷臂控制设计及试验

由于生态环境问题日益严峻,农药喷雾必然是朝着低污染、高精度、智能化与安全化的趋势发展。现有的对靶喷雾机虽然可以针对有无靶标植株进行喷药,但其喷雾架通常是固定不变的,难以同时适用于不同靶标植株。为此,提出喷臂变形以使中心喷头对准靶标植株树冠中心的柔性喷雾架方案,通过安装在拖拉机侧面的激光测距传感器对靶标植株进行距离探测,采用安装在喷臂上的角度传感器对柔性喷雾架的形状进行实时检测。根据上述检测结果,通过程序内部运算,获得控制量,驱动电推杆对喷雾架进行形状调整,同时由安装在十字架上的超声波传感器对喷雾架下的靶标植株进行实时的识别探测,并设计了一种能同时满足不同靶标植株形状的对靶喷雾控制机构。为了减小调节时间和由于机构抖动造成的系统误动作,在喷臂调节算法的基础上增加了调整死区。通过试验分析,喷雾架可以根据拖拉机侧面与靶标植株树干的距离进行柔性对靶调节,喷雾架最大的调节时间为5.8s,满足对靶喷雾的实时性要求。     

自走式旋翼气流静电喷杆喷雾机喷雾性能测试

设计了一款自走式旋翼气流辅助式静电喷杆喷雾机,应用静电喷雾技术提高了雾滴在靶标上的附着性,利用气流辅助技术提高雾滴的穿透性。该机具有水平和垂直两种工作方式,可针对不同高度、不同长势的作物进行喷洒。对喷雾机开展了流量、水平喷幅测试,进行了雾滴沉积效果及雾滴穿透性等试验研究。研究结果表明:整机静态和动态流量接近,稳定性较好;随着喷头与靶标距离增大,喷雾幅宽增大。在整个幅宽范围内雾滴覆盖较均匀,当喷雾高度为1m时,9#~11#水敏纸上的覆盖率和沉积量最大;雾滴粒径为150~300μm,平均雾滴粒谱宽度1.1~1.8,说明雾滴分布较均匀。旋翼气流对雾滴在植株内的穿透性有直接影响,喷头距离靶标越近,雾滴穿透沉积效果越好。试验结果对优化旋翼气流静电喷杆喷雾机的结构,提高其应用效果具有重要意义。