蘇賢巖 任學(xué)祥 何薇薇 陳莉 丁克堅(jiān) 胡飛 葉正和

摘要為將傳統(tǒng)用熱霧機(jī)升級(jí)改造應(yīng)用于農(nóng)作物病蟲害防治，通過(guò)分析熱霧機(jī)工作原理，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，明確了噴頭安裝位置在距噴管口23 cm、藥箱壓力為0.3 kg/cm2、噴藥口直徑為1.5 mm時(shí)效果最佳。同時(shí)結(jié)合田間操作實(shí)際，改造熱霧機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)和供油系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)出農(nóng)作物適用型熱霧機(jī)。

關(guān)鍵詞熱霧機(jī)；參數(shù)優(yōu)化；農(nóng)作物；病蟲害防治

中圖分類號(hào)S49文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2017）19-0218-03

Development and Optimization of Applicable Type Thermal Spray Machine for Crops

SU Xianyan1， REN Xuexiang1， HE Weiwei2， YE Zhenghe1* et al

（1. Institute of Plant Protection and Agricultural Product Quality Safety， Anhui Academy of Agricultural Sciences， Hefei， Anhui 230031； 2. Anhui Agricultural University， Hefei， Anhui 230001）

AbstractIn order to upgrade the traditional thermal spray machine and apply it to crop diseases and insect pests control， based on analyzing principle of operation， using orthogonal design， it was determined that effect was the best when the nozzle installation position from the nozzle port was 23 cm， chest pressure was 03 kg/cm2， spraying mouth diameter was 1.5 mm. Meanwhile， combined with the field operation， the start system and oil supply system were improved， the applicable type thermal spray machine for crops was developed.

Key wordsThermal spray machine；Parameter optimization；Crops；Extermination of disease and insect pest

近年來(lái)，隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)步伐的加快，農(nóng)村勞動(dòng)力資源越來(lái)越缺乏，而傳統(tǒng)的農(nóng)作物病蟲害噴霧防治方法費(fèi)工、費(fèi)時(shí)，勞動(dòng)強(qiáng)度高，難以及時(shí)地進(jìn)行農(nóng)作物病蟲害的大面積防治。為解決以上生產(chǎn)中的實(shí)際問(wèn)題，亟需改變我國(guó)植保機(jī)械和施藥技術(shù)[1]，開(kāi)發(fā)高工效施藥防治方法。

熱霧機(jī)早期主要用于林木病蟲害的大面積防治，1976年國(guó)內(nèi)學(xué)者已從巴西引進(jìn)用于橡膠病害防治研究[2]，目前在柑橘木虱、蚜蟲等果樹(shù)病蟲害防治上應(yīng)用較廣泛[3-4]，在水稻、油菜等農(nóng)作物及保護(hù)地作物病蟲害防治方面也有所嘗試和研究[5-7]，具有工作效率高、成本低、用水量少等優(yōu)點(diǎn)。但由于傳統(tǒng)的熱霧工程施藥技術(shù)多用于林木病蟲害的防治，在不經(jīng)特殊處理的情況下，熱霧機(jī)噴出的熱霧密度較低，容易向上層擴(kuò)散進(jìn)入大氣，也容易隨風(fēng)逸散，從而造成防治效果下降以及農(nóng)藥的漂移污染。為解決熱霧機(jī)施藥的這一缺陷，筆者對(duì)熱霧機(jī)構(gòu)造和參數(shù)進(jìn)行適宜地優(yōu)化，使之適用于水稻、小麥、油菜等大田作物病蟲害的防治。

1材料與方法

1.1供試材料

TSP-35，60（S）熱霧機(jī)，深圳市隆瑞科技有限公司；

熱霧機(jī)專用藥液噴頭，孔徑0.5～4.0 mm，深圳市隆瑞科技有限公司；

熱霧沉降穩(wěn)定劑，安徽惠富強(qiáng)農(nóng)業(yè)科技有限有限公司。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)。

固定其他影響因素不變，設(shè)置噴頭噴藥口直徑分別為05、0.8、1.0、1.2、1.5、1.8、2.1、2.5、30、3.5、4.0 mm；考察其對(duì)熱霧微粒徑30～40 μm的霧滴分布的影響。

固定其他影響因素不變，設(shè)置藥箱壓力分別為0.10、015、0.20、0.25、0.30、0.35、0.40、0.45、0.50 kg/cm2；考察其對(duì)熱霧微粒徑30～40 μm的霧滴分布的影響。

固定其他影響因素不變，設(shè)置噴頭安裝位置（距噴口距離）分別為5、7、9、11、13、15、17、19、21、23、25、27、29、31、35、40 cm；考察其對(duì)熱霧微粒徑30～40 μm的霧滴分布的影響。

1.2.2正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)。

經(jīng)單因素篩選試驗(yàn)，分別確定噴頭安裝位置（A）、藥箱壓力（B）、噴頭噴藥口直徑（C）3個(gè)因素的3個(gè)優(yōu)勢(shì)水平，采用正交設(shè)計(jì)，優(yōu)選出較優(yōu)的工藝條件。正交試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

1.2方法

將5%高效氯氫菊酯乳油750 mL、熱霧沉降穩(wěn)定劑800 mL、水3 400 mL配成測(cè)試液，加入熱霧機(jī)，啟動(dòng)后，從距噴口5 m處取樣，測(cè)量霧滴直徑及分布，考察霧滴直徑30～40 μm的霧滴數(shù)占總霧滴數(shù)的百分比。

2結(jié)果與分析

2.1熱霧機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理

熱霧機(jī)主要由脈沖噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)和供藥系統(tǒng)組成，其中，脈沖噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)主要由燃燒室、噴管、冷卻系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)及啟動(dòng)系統(tǒng)等構(gòu)成，供藥系統(tǒng)則由增壓?jiǎn)蜗蜷y、開(kāi)關(guān)、藥管、藥箱、噴藥嘴及接頭組成。首先通過(guò)氣筒打氣，使一定流量和壓力的空氣通過(guò)單科閥和管路進(jìn)入化油器體上的集成孔道，一路進(jìn)入副油箱，將副油箱中的油壓至油嘴，一路進(jìn)入化油器體內(nèi)，噴油嘴噴出的燃油在喉管處與進(jìn)入喉管中的空氣氣流混合，并進(jìn)入燃燒室的進(jìn)氣管中。點(diǎn)火系統(tǒng)開(kāi)關(guān)接通后產(chǎn)生高壓電，火花塞放出高壓電弧點(diǎn)燃混合氣，發(fā)生爆炸式燃燒，使燃燒室及化油器內(nèi)壓力迅速增高，產(chǎn)生高壓氣體使進(jìn)氣閥片關(guān)閉進(jìn)氣孔，并高速?zèng)_出噴管，同時(shí)進(jìn)入藥箱和油箱的氣體使兩箱的壓力增加，在壓力作用下，油箱的汽油重新進(jìn)入化油器實(shí)現(xiàn)持續(xù)爆炸式燃燒。噴管內(nèi)的高壓高溫氣體使進(jìn)入噴管的藥液迅速霧化，經(jīng)噴管口進(jìn)入大氣，并彌撒于目標(biāo)作物，從而達(dá)到防治病蟲害的目的。煙霧機(jī)的工作原理如圖1所示。

2.2噴頭安裝位置距噴口距離對(duì)熱霧微粒粒徑分布的影響

選用孔徑為1.2 mm的噴頭，設(shè)置藥箱壓力為0.3 kg/cm2，分別在距離噴口5～40 cm內(nèi)的16個(gè)位置安裝噴頭進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖2。從圖2可以看出，噴嘴安裝在距離噴口19～29 cm的位置較為合適，以安裝在距離噴口23、25和27 cm處時(shí)30～40 μm的霧滴數(shù)占總霧滴數(shù)的百分比相對(duì)較高，分別為74.54%、73.35%、70.24%。

2.3藥箱壓力對(duì)熱霧微粒粒徑分布的影響

選用孔徑1.2 mm的噴嘴，安裝位置為距離噴口23 cm，分別在0.10～050 kg/cm2內(nèi)設(shè)置9個(gè)不同藥箱壓力處理進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖3。從圖3可以看出，藥箱壓力在0.25～0.35 kg/cm2時(shí)，30～40 μm的霧滴數(shù)占總霧滴數(shù)的百分比相對(duì)較高，分別為75.21%、71.55%、70.43%。

2.4噴頭孔徑對(duì)熱霧微粒粒徑分布的影響

選用0.5～40 mm的11個(gè)不同孔徑噴頭，設(shè)置藥箱壓力為0.25 kg/cm2，噴頭安裝位置為距離噴口23 cm，進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖2。由圖4可見(jiàn)，參試的11個(gè)噴頭中，以孔徑為12、1.5和1.8 mm的噴頭效果較好，30～40 μm的霧滴數(shù)占總霧滴數(shù)的百分比分別為76.57%、77.74%和70.76%。

2.5噴頭安裝位置、藥箱壓力及噴頭孔徑組合優(yōu)化

從表2可以看出，A1B2C2、A1B1C1和A2B1C2 3個(gè)組合較好，30～40 μm霧滴占總霧滴數(shù)的百分比均在75%以上，以A1B2C2組合效果最優(yōu)，30～40 μm霧滴占總霧滴數(shù)的80.67%。同時(shí)，方差分析結(jié)果得出，F(xiàn)A=82.46，F(xiàn)B=82.47，F(xiàn)C=74.11，F(xiàn)0.01=99，F(xiàn)0.05=19。由此表明，噴頭安裝位置、藥箱壓力和噴頭孔徑對(duì)熱霧霧滴分布均有極顯著的影響。因此，熱霧機(jī)參數(shù)優(yōu)化的結(jié)果為噴頭安裝在距噴管口23 cm、藥箱壓力0.3 kg/cm2、噴頭孔徑1.5 mm。

2.6熱霧機(jī)的整體優(yōu)化

基于上述試驗(yàn)結(jié)果，與熱霧機(jī)制造商共同對(duì)熱霧機(jī)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，在原機(jī)基礎(chǔ)上進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化，并增加了電啟動(dòng)裝置。改造優(yōu)化的機(jī)器防治效果好，工作穩(wěn)定，重量輕，使用方便，啟動(dòng)和維護(hù)容易，油耗不超過(guò)750 mL/hm2。樣機(jī)原理圖及試制機(jī)圖分別見(jiàn)圖5、6。

3討論

熱霧機(jī)施藥具有工作效率高、勞動(dòng)強(qiáng)度低、用水量少等優(yōu)點(diǎn)，能有效解決當(dāng)前農(nóng)村勞動(dòng)力少、作物病蟲害防治難的生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題，值得大面積推廣應(yīng)用。但由于傳統(tǒng)煙霧機(jī)發(fā)煙量大、煙霧飄逸嚴(yán)重等局限性，嚴(yán)重影響了其推廣應(yīng)用的進(jìn)程。因此有必要對(duì)熱霧機(jī)進(jìn)行持續(xù)的結(jié)構(gòu)改良和參數(shù)優(yōu)化，使之適用于中、低桿農(nóng)作物的病蟲害防治。

安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)2017年

該研究通過(guò)對(duì)熱霧機(jī)的構(gòu)造和參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，改善了熱霧微粒粒徑分布，提高了其操作穩(wěn)定性，但熱霧機(jī)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)尚需持續(xù)研究其相關(guān)使用技術(shù)，進(jìn)一步優(yōu)化熱霧機(jī)性能，開(kāi)發(fā)熱霧沉降劑等配套產(chǎn)品。

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