農作物適用型熱霧機的研發和優化

蘇賢巖 任學祥 何薇薇 陳莉 丁克堅 胡飛 葉正和

摘要為將傳統用熱霧機升級改造應用于農作物病蟲害防治，通過分析熱霧機工作原理，采用正交試驗設計，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時效果最佳。同時結合田間操作實際，改造熱霧機啟動系統和供油系統，開發出農作物適用型熱霧機。

關鍵詞熱霧機；參數優化；農作物；病蟲害防治

中圖分類號S49文獻標識碼A文章編號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，隨著城鎮化建設步伐的加快，農村勞動力資源越來越缺乏，而傳統的農作物病蟲害噴霧防治方法費工、費時，勞動強度高，難以及時地進行農作物病蟲害的大面積防治。為解決以上生產中的實際問題，亟需改變我國植保機械和施藥技術[1]，開發高工效施藥防治方法。

熱霧機早期主要用于林木病蟲害的大面積防治，1976年國內學者已從巴西引進用于橡膠病害防治研究[2]，目前在柑橘木虱、蚜蟲等果樹病蟲害防治上應用較廣泛[3-4]，在水稻、油菜等農作物及保護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、用水量少等優點。但由于傳統的熱霧工程施藥技術多用于林木病蟲害的防治，在不經特殊處理的情況下，熱霧機噴出的熱霧密度較低，容易向上層擴散進入大氣，也容易隨風逸散，從而造成防治效果下降以及農藥的漂移污染。為解決熱霧機施藥的這一缺陷，筆者對熱霧機構造和參數進行適宜地優化，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，深圳市隆瑞科技有限公司；

熱霧機專用藥液噴頭，孔徑0.5～4.0 mm，深圳市隆瑞科技有限公司；

熱霧沉降穩定劑，安徽惠富強農業科技有限有限公司。

1.2試驗設計

1.2.1單因素試驗設計。

固定其他影響因素不變，設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；考察其對熱霧微粒徑30～40 μm的霧滴分布的影響。

1.2.2正交試驗設計。

經單因素篩選試驗，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個因素的3個優勢水平，采用正交設計，優選出較優的工藝條件。正交試驗因素水平設計見表1。

1.2方法

將5%高效氯氫菊酯乳油750 mL、熱霧沉降穩定劑800 mL、水3 400 mL配成測試液，加入熱霧機，啟動后，從距噴口5 m處取樣，測量霧滴直徑及分布，考察霧滴直徑30～40 μm的霧滴數占總霧滴數的百分比。

2結果與分析

2.1熱霧機的結構與工作原理

熱霧機主要由脈沖噴氣式發動機和供藥系統組成，其中，脈沖噴氣式發動機主要由燃燒室、噴管、冷卻系統、供油系統、點火系統及啟動系統等構成，供藥系統則由增壓單向閥、開關、藥管、藥箱、噴藥嘴及接頭組成。首先通過氣筒打氣，使一定流量和壓力的空氣通過單科閥和管路進入化油器體上的集成孔道，一路進入副油箱，將副油箱中的油壓至油嘴，一路進入化油器體內，噴油嘴噴出的燃油在喉管處與進入喉管中的空氣氣流混合，并進入燃燒室的進氣管中。點火系統開關接通后產生高壓電，火花塞放出高壓電弧點燃混合氣，發生爆炸式燃燒，使燃燒室及化油器內壓力迅速增高，產生高壓氣體使進氣閥片關閉進氣孔，并高速沖出噴管，同時進入藥箱和油箱的氣體使兩箱的壓力增加，在壓力作用下，油箱的汽油重新進入化油器實現持續爆炸式燃燒。噴管內的高壓高溫氣體使進入噴管的藥液迅速霧化，經噴管口進入大氣，并彌撒于目標作物，從而達到防治病蟲害的目的。煙霧機的工作原理如圖1所示。

2.2噴頭安裝位置距噴口距離對熱霧微粒粒徑分布的影響

選用孔徑為1.2 mm的噴頭，設置藥箱壓力為0.3 kg/cm2，分別在距離噴口5～40 cm內的16個位置安裝噴頭進行試驗，結果見圖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30～40 μm的霧滴數占總霧滴數的百分比相對較高，分別為74.54%、73.35%、70.24%。

2.3藥箱壓力對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內設置9個不同藥箱壓力處理進行試驗，結果見圖3。從圖3可以看出，藥箱壓力在0.25～0.35 kg/cm2時，30～40 μm的霧滴數占總霧滴數的百分比相對較高，分別為75.21%、71.55%、70.43%。

2.4噴頭孔徑對熱霧微粒粒徑分布的影響

選用0.5～40 mm的11個不同孔徑噴頭，設置藥箱壓力為0.25 kg/cm2，噴頭安裝位置為距離噴口23 cm，進行了試驗，結果見圖2。由圖4可見，參試的11個噴頭中，以孔徑為12、1.5和1.8 mm的噴頭效果較好，30～40 μm的霧滴數占總霧滴數的百分比分別為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化

從表2可以看出，A1B2C2、A1B1C1和A2B1C2 3個組合較好，30～40 μm霧滴占總霧滴數的百分比均在75%以上，以A1B2C2組合效果最優，30～40 μm霧滴占總霧滴數的80.67%。同時，方差分析結果得出，FA=82.46，FB=82.47，FC=74.11，F0.01=99，F0.05=19。由此表明，噴頭安裝位置、藥箱壓力和噴頭孔徑對熱霧霧滴分布均有極顯著的影響。因此，熱霧機參數優化的結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熱霧機的整體優化

基于上述試驗結果，與熱霧機制造商共同對熱霧機進行了重新設計，在原機基礎上進行了結構優化，并增加了電啟動裝置。改造優化的機器防治效果好，工作穩定，重量輕，使用方便，啟動和維護容易，油耗不超過750 mL/hm2。樣機原理圖及試制機圖分別見圖5、6。

3討論

熱霧機施藥具有工作效率高、勞動強度低、用水量少等優點，能有效解決當前農村勞動力少、作物病蟲害防治難的生產實際問題，值得大面積推廣應用。但由于傳統煙霧機發煙量大、煙霧飄逸嚴重等局限性，嚴重影響了其推廣應用的進程。因此有必要對熱霧機進行持續的結構改良和參數優化，使之適用于中、低桿農作物的病蟲害防治。

安徽農業科學2017年

該研究通過對熱霧機的構造和參數進行優化，改善了熱霧微粒粒徑分布，提高了其操作穩定性，但熱霧機廣泛應用于生產尚需持續研究其相關使用技術，進一步優化熱霧機性能，開發熱霧沉降劑等配套產品。

參考文獻

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