摘要：基于YN系列38CRD2型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，在排氣管加裝尾氣回收式煙霧機(jī)進(jìn)行負(fù)荷特性試驗(yàn)，研究發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、噴頭流量和煙霧劑濃度變化對(duì)煙霧機(jī)霧化效果的影響，通過排氣管前后端溫度變化及加裝嫻霧機(jī)前后油耗變化得到尾氣能量回收效率。試驗(yàn)結(jié)果表明，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在2 400 r/min時(shí)，霧滴顆粒粒徑最佳；在定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速工況下，煙霧劑濃度為30%時(shí)，霧滴顆粒粒徑最佳；噴頭流量為7.5L/min時(shí)噴頭霧化較優(yōu)。安裝煙霧機(jī)后，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在2200～2 400 r/min時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)工作穩(wěn)定且煙霧機(jī)霧滴顆粒粒徑均勻；通過采集發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管前后端溫度數(shù)據(jù)計(jì)算出尾氣回收再利用率為11%，即多利用88 g柴油，提高了燃油利用效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。該研究為農(nóng)業(yè)機(jī)械的多功能開發(fā)提供了新的方向。

關(guān)鍵詞：尾氣回收；煙霧機(jī)；能量回收效率；霧滴顆粒粒徑；發(fā)動(dòng)機(jī)；負(fù)荷特性；燃油經(jīng)濟(jì)性

中圖分類號(hào)：S220 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1795（2023）03-0014-06

DOI：10.19998/j.cnki.2095-1795.2023.03.003

0引言

目前，內(nèi)燃機(jī)普遍存在燃料轉(zhuǎn)化效率低、環(huán)境污染嚴(yán)重等問題，而且燃油是不可再生能源，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)換效率只有28%～37%，燃料能量有40%左有被廢氣散失。因此，內(nèi)燃機(jī)余熱、余壓回收技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛的關(guān)注與研究，眾多科研人員都在為節(jié)能減排、提升總能效率做努力。本研究以YN系列38CRD2型4沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)為研究對(duì)象，在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管加裝尾氣回收式煙霧機(jī)，使煙霧機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)相結(jié)合成為一個(gè)整體，發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，煙霧機(jī)作為工作機(jī)，利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管尾氣的熱量和壓力使煙霧機(jī)達(dá)到霧化的日的。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、煙霧劑濃度、噴頭流量選定和尾氣能量回收效率進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證，研究結(jié)果可為減少農(nóng)機(jī)作業(yè)中碳排放、提高燃料轉(zhuǎn)化效率提供新的思路。

1試驗(yàn)材料與方法

1.1試驗(yàn)儀器和試驗(yàn)材料

基于YN系列38CRD2型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架進(jìn)行試驗(yàn)，在其排氣管加裝尾氣回收式煙霧機(jī)，利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管尾氣的熱量和壓力來實(shí)現(xiàn)煙霧機(jī)發(fā)煙霧化，試驗(yàn)布置如圖1所示。主要試驗(yàn)裝置與測(cè)試儀器參數(shù)如表1所示。對(duì)于霧化評(píng)價(jià)方式采用霧滴測(cè)試卡（A6）及霧滴分析軟件（WJL-602）進(jìn)行采樣分析。

1.2試驗(yàn)方法

在原有發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管道上加裝一臺(tái)煙霧機(jī)，在固定噴頭安裝位置和噴頭型號(hào)的條件下，研究發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、煙霧劑濃度及噴頭流量的變化對(duì)尾氣回收式煙霧機(jī)霧化效果的影響，通過排氣管前后端溫度變化及加裝煙霧機(jī)前后油耗變化得到尾氣能量的回收效率。加裝的煙霧機(jī)噴藥裝置結(jié)構(gòu)如圖2所示，試驗(yàn)方法如下。

（1）將發(fā)動(dòng)機(jī)以200 r/min的遞增速度由2 000 r/min提升至2 800 r/min，做負(fù)荷特性試驗(yàn)。用霧滴測(cè)試卡收集樣本分析數(shù)據(jù)，找到尾氣回收式煙霧機(jī)的最佳發(fā)煙工況，然后選擇5個(gè)煙霧劑濃度（10%、20%、30%、40%、50%）進(jìn)行試驗(yàn)并采集樣本密封留存，以備后期軟件處理。噴頭流量選擇的原則是與發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中的余熱、余壓相匹配，避免藥物浪費(fèi)，試驗(yàn)采用數(shù)顯PWM控制供藥泵，設(shè)置4個(gè)不同的工作電壓（6、12、18和24 V）控制噴頭流量，進(jìn)行樣本采樣。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、煙霧劑濃度和噴頭流量作為尾氣回收式煙霧機(jī)霧化的影響因素，通過試驗(yàn)篩選出最佳的3個(gè)數(shù)值，目的是提升作業(yè)霧化效果、減少環(huán)境污染和提高農(nóng)藥利用率。

（2）對(duì)于尾氣回收式煙霧機(jī)的能量回收情況，從兩個(gè)方面進(jìn)行試驗(yàn)研究。①發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性試驗(yàn)。在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架上做兩次負(fù)荷特性試驗(yàn)，先通過測(cè)控儀控制臺(tái)收集發(fā)動(dòng)機(jī)沒有加裝煙霧機(jī)時(shí)的油耗，再收集加裝煙霧機(jī)后的油耗，兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，研究發(fā)動(dòng)機(jī)單位燃料的變化情況。②發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管的余熱變化試驗(yàn)。在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管前端與排氣管末端安裝尾氣溫度傳感器，溫度采集是在改變發(fā)動(dòng)機(jī)工況的情況下進(jìn)行的，通過判斷排氣管前后端溫度差來判斷尾氣余熱的回收轉(zhuǎn)化情況。

（3）煙霧霧化效果依據(jù)霧滴顆粒粒徑的體積中值直徑VMD值、數(shù)值中值直徑NMD值及均勻度DR值指標(biāo)來評(píng)判。通過霧滴分析軟件對(duì)樣本的分析取值，選取顆粒粒徑范圍在20～50 um的VMD值與NMD值，因?yàn)閘t;20 um的霧滴顆粒會(huì)漂浮在空氣中，很難下沉到作物標(biāo)靶上，霧滴顆粒粒徑太大會(huì)造成霧滴連片、藥液浪費(fèi)和藥物殘留多等問題。DR值代表噴灑的霧滴顆粒是否均勻，一般為0.67～1.00，越接近1說明霧滴顆粒越均勻，lt;0.67可能會(huì)出現(xiàn)霧滴不均勻造成漏打、霧滴覆蓋密度不足的現(xiàn)象，因此要找到最佳的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、煙霧劑濃度、噴頭流量和尾氣能量回收效率情況，通過VMD值、NMD值和DR值3個(gè)數(shù)值進(jìn)行交叉對(duì)比篩選出最優(yōu)組合。

2尾氣回收式煙霧機(jī)霧化影響因素

2.1發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)霧化效果的影響

尾氣回收式煙霧機(jī)是利用發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的熱量及壓力進(jìn)行發(fā)煙，不同工況的發(fā)動(dòng)機(jī)，其尾氣能量回收程度不同。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行負(fù)荷特性試驗(yàn)，通過霧滴測(cè)試卡采集的數(shù)值研究尾氣回收式煙霧機(jī)發(fā)煙效果，結(jié)果如圖3所示。

由圖3可知，霧滴顆粒直徑和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系，轉(zhuǎn)速越大，霧滴顆粒直徑越大，造成這一現(xiàn)象的原因是當(dāng)增加發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，排氣量增加，尾氣溫度和壓力也隨之增大，排氣管內(nèi)氣體雷諾數(shù)增大，紊流激烈，使煙霧劑破碎，因此霧化程度和藥劑顆粒數(shù)也會(huì)越來越明顯。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在2 000～2 800 r/min時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排出的余熱、余壓都可以使煙霧機(jī)發(fā)煙。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為2 600 r/min時(shí)，霧滴顆粒直徑出現(xiàn)下降的趨勢(shì)，之后叉出現(xiàn)上升的趨勢(shì)。出現(xiàn)這種情況的原因：一是煙霧劑噴人排氣管，與排氣管中的尾氣碰撞摩擦，造成排氣減少、排氣背壓增大，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣效率下降、氧氣含量減少，導(dǎo)致燃油燃燒不充分，輸出功率降低，使數(shù)值中值直徑呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)；二是測(cè)量數(shù)據(jù)的誤差。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為2 800 r/min時(shí)，VMD值gt;50 um，其值為53.32 um，原因是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速過快，流速過大，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管中的能量來不及被回收就直接排出管外，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到2 800 r/min時(shí)，VMD值超出20～50 um粒徑范圍。說明此時(shí)霧滴粒徑較大，會(huì)造成霧滴連片、藥液浪費(fèi)、藥物殘留多及防治效果不佳等問題。

發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在2 000～2 800 r/min時(shí)，DR值分別為0.76、0.91、0.93、0.85和0.79，DR值都在0.67～1.00范圍內(nèi)，說明尾氣回收式煙霧機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)都有較好的均勻度且DR值都較高。其中發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速2 400 r/min時(shí)，VMO值與NMD值分別為46.63、43.5 um，均在20～50 um粒徑范圍內(nèi)，DR值為0.93，最接近于1，在霧化體系的評(píng)價(jià)指標(biāo)中屬較高的均勻值。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在2 400 r/min的工況下，尾氣回收式煙霧機(jī)的霧滴顆粒粒徑最佳。

2.2煙霧劑濃度對(duì)霧化效果的影響

煙霧機(jī)通過煙霧劑霧化的方式使藥液懸浮在農(nóng)作物周圍，減少噴灑不均勻、漏噴的情況，煙霧劑霧化情況的好壞直接影響施藥效果。結(jié)合試驗(yàn)條件，選用水性溶解劑作為煙霧載體，其主要以水為介質(zhì)，有較好的發(fā)煙效果及擴(kuò)散性和附著性，而且成本較低、藥效持久性好，應(yīng)用范圍較廣。

一般情況下，煙霧劑濃度與尾氣回收式煙霧機(jī)的發(fā)煙量成正比，但并不能說明發(fā)煙量越大防治效果就越好。防治效果不僅需要發(fā)煙量的指標(biāo)判定，還需要霧滴顆粒的指標(biāo)來評(píng)定，以此選擇較優(yōu)的煙霧劑濃度。在固定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為2 400 r/min條件下，選取5個(gè)煙霧劑濃度，分別設(shè)為10%、20%、30%、40%和50%進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知，不同的煙霧劑濃度都可以使尾氣回收式煙霧機(jī)發(fā)煙，煙霧劑濃度在10%～40%時(shí)，霧滴顆粒直徑呈增大的趨勢(shì)。這是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)工況在2 400 r/min時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管的溫度遠(yuǎn)高于煙霧劑的臨界溫度，隨著煙霧劑濃度的增加，發(fā)煙量也隨之增加。煙霧劑濃度在10%～30%時(shí)，VMD值與NMD值均在20～50 um粒徑范圍內(nèi)，而且DR直分別達(dá)到0.92、0.91、0.93，說明發(fā)動(dòng)機(jī)工況在2400 r/min時(shí)，煙霧劑濃度調(diào)整至10%～30%范圍內(nèi)效果最佳，可以達(dá)到較好的發(fā)煙效果，因此機(jī)器作業(yè)時(shí)煙霧劑的濃度可在此范圍內(nèi)適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整選擇。

當(dāng)煙霧劑濃度為30%時(shí)，霧滴DR值達(dá)到0.93，DR值最接近于1，表明煙霧劑濃度為30%時(shí)最均勻，因此選擇煙霧劑濃度為30%。煙霧劑濃度為40%時(shí)，VMD值與NMD值上升到80.75和58.01 um，造成這一現(xiàn)象的原因是，40%濃度的煙霧劑發(fā)煙吸收的熱量大于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管產(chǎn)生的熱量，在煙霧劑噴射出的一剎那產(chǎn)生了大量的煙，使VMO值不在最佳粒徑范圍20～50 um，因此也驗(yàn)證了發(fā)煙量大小并不能直接決定防治效果好壞的判斷。煙霧劑濃度達(dá)到50%時(shí)，VMD值與NMD值呈下降趨勢(shì)，這是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)排氣管中的能量不足以供給煙霧劑全部反應(yīng)，導(dǎo)致煙霧劑直接被排出管外，霧滴顆粒粒徑下降。因此，煙霧劑濃度為40%～50%時(shí)，造成霧滴顆粒粒徑突然上升后又下降的原因是發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管的能量與煙霧劑濃度不匹配，煙霧劑濃度過大。

2.3噴頭流量對(duì)霧化效果的影響

為使尾氣回收式煙霧機(jī)達(dá)到最佳的發(fā)煙效果，同時(shí)避免藥物浪費(fèi)、提升化學(xué)防治效果，在獲得發(fā)動(dòng)機(jī)最佳工況與煙霧劑濃度的情況下，還需試驗(yàn)獲取最佳的噴頭流量。采用數(shù)顯PWM直流電機(jī)調(diào)速器調(diào)整工作電壓以控制噴頭流量，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)噴頭流量與霧滴粒徑呈正相關(guān)關(guān)系，表明噴頭流量會(huì)對(duì)霧滴顆粒粒徑產(chǎn)生直接影響，不同噴頭流量下煙霧機(jī)的VMD、NMD和DR值如圖5所示。

由圖5可知，工作電壓為6～12V時(shí)，VMD值與NMD值均在20～50 um粒徑范圍內(nèi)，DR值分別為0.64、0.74，說明雖然工作電壓在這個(gè)范圍內(nèi)可以正常發(fā)煙，但是霧滴均勻度相對(duì)不理想，會(huì)造成漏打、霧滴覆蓋密度不足的現(xiàn)象。當(dāng)工作電壓增加到18V時(shí)，VMO值與NMD值分別為49.25和44.99 um，DR值達(dá)到0.91，最接近于1，表明工作電壓為18V時(shí)的噴頭流量霧化最均勻，噴頭流量為7.5 L/min，相較于其他噴頭流量發(fā)煙效果最好，因此推薦煙霧機(jī)噴頭流量為7.5 L/min。工作電壓為24V時(shí)的噴頭流量不建議采用，這是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)排氣管余熱不足以提供足夠的熱量，而且噴管直徑相對(duì)固定，沒有足夠的壓力把噴頭流量全部壓縮噴出，導(dǎo)致出現(xiàn)VMD值突然上升至86.81 um，超出50 um粒徑范圍，霧滴顆粒粒徑過大，引發(fā)霧滴連片、藥液浪費(fèi)和藥物殘留增多等問題。

3發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣能量回收效率

發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過程中，大部分的能量通過冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)及排氣散失到大氣中，只有少部分的燃料燃燒能量轉(zhuǎn)化為有用功，在造成能源浪費(fèi)的同時(shí)，對(duì)大氣環(huán)境也產(chǎn)生了嚴(yán)重污染。一般柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)換效率為28%～37%，40%左右的燃料能量被廢氣散失。因此，加裝煙霧機(jī)通過發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管熱量及壓力實(shí)現(xiàn)二次霧化的同時(shí)增加柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的單位燃料可用功，提高燃料利用率以達(dá)到節(jié)能減排的效果。本研究用尾氣溫度傳感器、智能油耗儀及測(cè)控儀控制臺(tái)做負(fù)荷特性試驗(yàn)，對(duì)排氣管余熱回收及燃油經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.1發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性

發(fā)動(dòng)機(jī)燃油油耗與發(fā)動(dòng)機(jī)工況變化關(guān)系如圖6所示?？梢钥闯觯秃呐c發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正相關(guān)關(guān)系，轉(zhuǎn)速增加，油耗增加。加裝煙霧機(jī)后，相同轉(zhuǎn)速下，油耗雖保持上升趨勢(shì)，但增幅為2.552%～3.882%，增幅較小。油耗增加是因?yàn)榧友b的煙霧機(jī)相當(dāng)于外掛負(fù)載，煙霧機(jī)在沒有附加動(dòng)力源的情況下實(shí)現(xiàn)發(fā)煙，增加了發(fā)動(dòng)機(jī)單位燃料的可用功，所以不能單一證明油耗增加就是發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的下降，而要通過煙霧機(jī)發(fā)煙效果與發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣余熱回收效率來衡量。

由圖6可知，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在2 200～2 400 r/min時(shí)，加裝煙霧機(jī)前后油耗變化平緩穩(wěn)定，增幅分別為3.314%和3.285%，說明在這個(gè)工況下發(fā)動(dòng)機(jī)工作穩(wěn)定，煙霧機(jī)霧滴顆粒粒徑均勻，這也印證了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在2 400 r/min的工況下，煙霧機(jī)的霧滴顆粒粒徑是最佳的試驗(yàn)結(jié)果。

3.2發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管余熱回收效率

在加裝煙霧機(jī)的排氣管前端與末端安裝尾氣溫度傳感器采集溫度變化數(shù)據(jù)，通過判斷排氣管前后端溫度差來判斷尾氣余熱的回收轉(zhuǎn)化情況，結(jié)果如圖7所示?？梢钥闯?，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速從2 000 r/min上升到2 800 r/min時(shí)，煙霧機(jī)在藥劑破碎過程中吸收了排氣管中的熱量使得排氣管溫度明顯下降，從前后端溫差曲線可以看出，在2 400～2 600 r/min范圍內(nèi)，前后端溫度差值變化逐漸減小。這是因?yàn)殡S著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增大，發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)逐漸趨于穩(wěn)定，發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫度遠(yuǎn)大于煙霧機(jī)霧化所吸收的溫度值，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增大的同時(shí)導(dǎo)致排氣速率加快，尾氣中一部分能量來不及回收，因此溫度變化越來越小。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加到2 800 r/min時(shí)，排氣管前后端溫差增大，原因是隨著轉(zhuǎn)速的增加，發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)破壞，處于高轉(zhuǎn)速、中低負(fù)荷區(qū)域，導(dǎo)致排氣管溫度突然升高，之后又趨于穩(wěn)定。

排氣管前后端溫度發(fā)生變化驗(yàn)證了尾氣中的能量得到了回收，煙霧機(jī)能量回收效率計(jì)算方式如下。柴油的燃燒熱量為43 070 kj/kg，柴油密度為0.84 kg/L，可計(jì)算出柴油釋放的熱量Q為36178.8 kJ/L，本研究按柴油發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)化效率37%計(jì)算，通過無利用熱量公式Q費(fèi)=（1-37%）Q計(jì)算出柴油浪費(fèi)的熱量為22 792.644 kj/L。通過TN16型紅外測(cè)溫儀測(cè)得煙霧劑發(fā)煙的臨界溫度為（125±1）℃，室溫25℃時(shí)，在煙霧劑、水、藥液3者的混合溶液中，以水為代表測(cè)得吸收能量Q吸為2 520 kJ/L。通過再利用率公式n=Q吸／Q費(fèi)計(jì)算出煙霧機(jī)能量回收效率為11%，即多利用88g柴油。這說明煙霧機(jī)不僅回收了尾氣中的余熱，還有效提高了燃料利用率，起到節(jié)能減排的效果。

4結(jié)論與分析

（1）發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)霧化效果的影響試驗(yàn)表明，在固定噴頭安裝位置和噴頭型號(hào)的條件下，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的不斷遞增，霧滴顆粒直徑呈增大趨勢(shì)。其中發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在2 400 r/min時(shí)，VMD值與NMD值分別為46.63、43.5，均在20～50 um粒徑范圍內(nèi)，而且DR值達(dá)到0.93，最接近于1，在霧化體系的評(píng)價(jià)指標(biāo)中屬較高的均勻值。通過VMD、NMD和DR值交叉篩選，認(rèn)為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在2 400 r/min的工況下，煙霧機(jī)的霧滴顆粒粒徑最佳。

（2）煙霧劑濃度對(duì)霧化效果的影響試驗(yàn)表明，在確定噴頭安裝位置、噴頭型號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的情況下，煙霧劑濃度在10%～30%時(shí)，VMD值與NMD值均在20～50um粒徑范圍內(nèi)，而且DR值分別達(dá)到0.92、0.91、0.93，說明煙霧劑濃度在此范圍內(nèi)都可以達(dá)到較好的發(fā)煙效果及較好的均勻度。當(dāng)煙霧劑濃度為30%時(shí)，霧滴DR值達(dá)到0.93，最接近于1，表明霧滴顆粒最均勻，因此推薦煙霧劑濃度為30%。

（3）噴頭流量對(duì)霧化效果的影響試驗(yàn)表明，噴頭流量與霧滴粒徑呈正相關(guān)關(guān)系，工作電壓為6～12 V時(shí)，VMD值與NMD值均在20～50 um粒徑范圍內(nèi)，DR值分別為0.64、0.74，說明這個(gè)工況下雖然可以正常發(fā)煙，但是霧滴均勻度相對(duì)不理想。當(dāng)電壓增加到18 V時(shí)，VMD值與NMD值分別為49.25和44.99 um，DR值達(dá)到0.91，最接近于1，表明噴頭流量霧化最均勻，此時(shí)噴頭流量為7.5 L/min，因此推薦這個(gè)流量的噴頭。

（4）發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的影響試驗(yàn)表明，安裝煙霧機(jī)后，發(fā)動(dòng)機(jī)油耗有所上升，增幅為2.552%～3.882%，但增幅較小，油耗量增加主要受煙霧機(jī)外掛負(fù)載的影響。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在2 200～2 400 r/min時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)工作穩(wěn)定且煙霧機(jī)霧滴顆粒粒徑均勻，驗(yàn)證了發(fā)動(dòng)機(jī)在2 400 r/min轉(zhuǎn)速下煙霧機(jī)霧滴顆粒粒徑最佳的試驗(yàn)結(jié)果。

（5）發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管余熱回收試驗(yàn)表明，室溫25℃時(shí)，在煙霧劑、水、藥液3者的混合溶液中，以水為代表測(cè)得吸收能量為2 520 kJ/L。通過再利用率公式計(jì)算出煙霧機(jī)能量回收效率為11%，即多利用88 g柴油。這說明煙霧機(jī)不僅回收了尾氣中的余熱，還有效提高了燃料利用率，起到節(jié)能減排的效果。

5應(yīng)用展望

根據(jù)我國農(nóng)機(jī)目前發(fā)展現(xiàn)狀，未來應(yīng)全力提升主要農(nóng)作物生產(chǎn)全程機(jī)械化技術(shù)、大力發(fā)展應(yīng)用綠色環(huán)保機(jī)械化技術(shù)、拓寬農(nóng)機(jī)化發(fā)展領(lǐng)域。尾氣能量回收式煙霧機(jī)是綠色環(huán)保機(jī)械化裝置，可以作為拖拉機(jī)出廠時(shí)的一個(gè)選配配件，使用戶有更多的選擇。很多農(nóng)機(jī)的功能都不是單一的，如中耕施肥機(jī)，在中耕作業(yè)的同時(shí)進(jìn)行施肥。本研究設(shè)計(jì)的尾氣回收式煙霧機(jī)就是拖拉機(jī)進(jìn)地一次完成2種作業(yè)，如棉花地進(jìn)行除草作業(yè)的同時(shí)，可以利用煙霧機(jī)進(jìn)行病蟲害防治；果園進(jìn)行施肥作業(yè)的同時(shí)進(jìn)行病蟲害防治等。

本研究設(shè)計(jì)的煙霧機(jī)由發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管改裝而來，使排氣管不單單只是排氣管，同時(shí)也是尾氣能量回收裝置煙霧機(jī)。需要煙霧機(jī)作業(yè)時(shí)，打開藥泵開關(guān)，此時(shí)就是煙霧機(jī)；不需要工作時(shí)，它就是排氣管的作用。本設(shè)計(jì)優(yōu)化了農(nóng)藝，增加了拖拉機(jī)的功能，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)燃油轉(zhuǎn)化效率，減少碳排放，為農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展提供了新的方向。