脉冲式烟雾水雾机热力雾化水剂农药效果分析

针对脉冲式烟雾水雾机在喷施水雾剂农药时常出现滴液、流液或较大雾滴群等雾化不良现象,通过改装6HYW60S型脉冲式烟雾水雾机,将药液流量设置成可调的测试装置,设定5个油门开度及4个药液流量,测试了脉冲发动机喷药前后的气流速度、温度及各喷药工况下的雾滴粒径分布。结果表明,在最小的油门启动开度到最大的油门工作开度可调范围内,对应的脉冲发动机燃油消耗率变化范围较小(相对变化13.0%),喷管内对应的气流温度与速度也发生同等程度的变化。喷药时,喷管口处的气流温度与速度发生明显变化,由不喷药时约700℃的高温气流下降为75℃左右的雾滴流,相应的气流速度下降了16%左右;油门开度及药液流量对雾滴流温度的影响非常小,但对雾滴流速度的影响非常明显,油门开度增大,雾滴流速度明显增加,药液流量增大,雾滴流速度明显下降。在各油门开度下,对最小药液流量20 L/h的雾化效果均不佳,尤其距喷雾出口较近处存在大量的300μm以上的较大雾滴,这些大雾滴极易跌落至地面,无法有效喷施到目标物上;药液流量增大至40 L/h及以上时,各油门开度下的雾滴体积中径均较小,同一工况下各位置点的平均值不超过60μm。热力雾化的雾滴粒径分布曲线不是单一峰值的正态分布形态,常会出现不同中心雾滴粒径的雾滴群,且这些雾滴群的中心雾滴粒径基本保持一致。从喷雾出口喷出的雾滴流中,喷管中心轴线上的雾滴细小均匀、雾化充分,中心轴线上方的雾滴一般比中心点处稍大,中心轴线下方雾滴明显增大,且距中心轴线越远的下方,雾滴增大越明显,即雾滴流中较大雾滴群的量逐渐增加。以药液流量60 L/h及油门开度90°为最佳雾化工况,在整个喷施区域内均形成了良好的雾化效果。

基于农药热力烟化雾化机理研究的可视化测试装置

烟雾载药防治技术具有防效高、用药省、无需用水等显著优点,广泛应用于农林病虫害的快速防治。目前国内外对该技术的研究大都停留在热力烟化后的效果层面上,而对热力烟化雾化过程及机理缺乏深入认识、相关测试装置十分匮乏。因此,笔者在现有热烟雾机热力烟化技术基础上,采用高纯度耐高温石英材料,研制出用于农药热力烟化雾化机理研究的可视化测试装置,实现了对油溶剂或水基型农药热力烟化雾化中破碎、裂化、蒸发及冷凝形成雾滴的过程的可视化研究,以及对雾滴粒径、热力烟化雾化管轴向温度和压力及其出口气流速度分布的测试,从而为农药热力烟化雾化机理的探讨提供方法和依据。

稳态烟雾机烟化管结构参数对烟化效果的影响

以稳态燃烧器为热动力的车载式烟雾机针对农林业病虫害防治具有防治效率高、用药量少、防治成本低等突出优点，烟化管结构参数是影响油溶剂农药能否有效烟化的关键因素。该文设定3种药喷头类型、6个喷头放置位置、3种喷头结构参数以及3个不同直径的双层喷管，分别进行烟化效果试验及分析。结果表明环形喷头烟化效果最好，圆锥形喷头和圆柱形实心锥喷头则出现喷管出口滴液及烟雾中存在明火等烟化不良问题，圆锥形喷头烟化效果好于圆柱形喷头；热雾剂在Φ70 mm喷管内能完全烟化，烟雾雾滴均匀细小，而Φ90和Φ110 mm 2种喷管则会产生较小烟雾和较大雾滴2个分布区，烟化效果不良；环形喷头置于喷管内距喷管喷口250～350 mm的范围内，可获得较好的烟化效果；环形喷头的结构参数如药液出口方向、喷药孔径和孔数对热雾剂的烟化效果影响非常小，均能使热雾剂得到完全烟化。说明药喷头类型和喷管直径是影响稳态燃烧烟雾机烟化效果的关键因素，喷头放置位置是影响的主要因素，而环形喷头结构参数是影响的次要因素。

脉冲喷雾机药喷嘴位置对药液雾化的影响研究

利用脉动发动机的热能和动能将农药进行热力雾化成非常细小的能悬浮、弥漫、扩散在防治空间内的雾滴,具有其他机具无法比拟的特点。针对6HYC-25型脉冲烟雾机采用的脉冲发动机,研究药喷嘴在喷管上的轴向安放位置对水剂农药的热力雾化效果。结果表明:药喷嘴位置距喷管口200～300 mm范围内可将药液完全雾化,形成的雾滴体积中径最低只有64.8μm,最高为67μm。当药喷嘴位置距喷管口不到200mm的3个药喷嘴,均出现药液不能完全雾化的现象,即喷管口出现滴液、喷管口附近的地面较潮湿。因此,适合药液完全雾化的药喷嘴所在位置区间为距喷管口200～300 mm的范围内,适用于密闭空间进行卫生消杀的最佳位置为300 mm。

脉冲式烟雾水雾机工作频率影响因素研究

脉冲式烟雾水雾机以脉冲发动机为动力,可施放烟雾或水雾,从而满足植物不同生长时期的施药要求。脉冲式烟雾水雾机工作频率取决于其声学结构条件、加热条件以及药液烟化或雾化时反馈作用共同耦合时的振荡频率。如不满足任一条件或反馈扰动过大,则无法形成振荡系统,或使原有的系统停止振荡,从而导致发动机熄火。通过改变脉冲发动机油门开度、药液类型(用0^#柴油和清水代替热雾剂农药和水雾剂农药)以及进入喷管内的药液流量,对脉冲式烟雾水雾机进行了工作频率的影响因素研究。结果表明,不喷药状态时,实际工作频率高于理论工作频率,平均相对误差为26.6%;喷药状态时,热雾剂或水雾剂农药进入喷管内热力烟化或雾化后,均会引起实际工作频率的下降,水雾剂农药雾化后工作频率的下降幅度大于热雾剂烟化后的频率下降幅度,水雾剂农药热力雾化比热雾剂热力烟化对原有脉动燃烧振荡系统的扰动大。据此重新构建了脉冲式烟雾水雾机喷烟雾或喷水雾工作频率的数学模型。喷烟雾和喷水雾状态下,工作频率与药液流量之间均呈负比例线性关系,其比例系数分别为-0.1357、-0.1157 Hz·h/L;工作频率与燃油消耗率之间均呈正比例线性关系,其比例系数分别为38.58、30.73 Hz·h/L。应用新构建的模型所引起的最大相对误差只有2.2%和1.4%,表明构建的工作频率数学模型可用于脉冲式烟雾水雾机在常规喷药量范围内工作频率的计算。

新型脉冲式烟雾水雾机的研制

脉冲烟雾机具有防治效率高、用药量省等显著优点,但存在只能对油溶剂农药进行热力烟化,而无法对水基型农药进行热力雾化的问题。为此,针对现有脉冲烟雾机,根据脉冲发动机的工作原理、燃烧喷雾时的流场分布特征,理论分析以脉冲发动机为动力、集喷烟雾和喷水雾功能于一机的可行性。通过对供油系统、化油器、进气阀门和燃烧室结构的改进,成功研制出一种对油溶剂农药和水基型农药均适用的脉冲式烟雾水雾机,适应了果园内不同防治时期、不同剂型的施药要求。

以稳态燃烧器为动力的热烟雾机结构设计

针对适用于高大林木病虫害防治用的高效车载式稳态燃烧烟雾机进行结构设计与安全防治控制,提出稳态燃烧烟雾机在施放烟雾过程中,要满足油溶剂农药完全热力雾化,又不能产生燃烧使农药分解失去药性的工作要求。分析比较了不同类型、不同结构稳态燃烧器的工作特点,设计了第一代稳态燃烧器,改进设计形成了第二代稳态燃烧器,提出采用双层壁面喷管结构,论述了药喷嘴在喷管上的设置位置,以及控制药液开启温度的监测监控装置。结合防治工效说明了所设计稳态燃烧烟雾机的工作优越性。