劉珂等

摘要 ?針對我國溫室內(nèi)農(nóng)藥噴施裝置落后、農(nóng)藥利用率較低以及現(xiàn)有的離心式汽化裝置汽化效果差、汽化率低等問題，利用伯努利原理，設(shè)計出新型農(nóng)藥汽化裝置。通過對各噴頭和噴頭不同安裝位置進(jìn)行對比試驗，得出噴頭2號和噴頭3號為汽化效果良好的汽化裝置，1號位置是汽化效果明顯的噴頭安裝位置。通過控制噴口位置和輸液管道流量，對新設(shè)計的農(nóng)藥汽化裝置進(jìn)行試驗，從而得出噴口位置、藥液流速等因素對汽化裝置的汽化效果影響較大。

關(guān)鍵詞 ??藥液;汽化;裝置

中圖分類號S491文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號0517-6611（2018）36-0185-04

近年來，我國的設(shè)施農(nóng)業(yè)，特別是日光溫室得到了廣大推廣，溫室栽培不僅為人們提供反季節(jié)果蔬，而且也增加農(nóng)民收入[1-4]。但是由于溫室內(nèi)部常年溫度相對變化幅度小，使大量害蟲能夠越冬，造成病蟲害十分難治，嚴(yán)重阻礙溫室設(shè)施的發(fā)展[5-6]。目前的溫室病蟲害仍然采取施加農(nóng)藥進(jìn)行防治，施藥方式有傳統(tǒng)手動背負(fù)噴霧噴淋系統(tǒng)、微噴系統(tǒng)。近年來，農(nóng)藥噴施新技術(shù)有梁麗紅[7]研制出的離心式汽化系統(tǒng)，袁雪等[8]研制出搖擺式變量彌霧機(jī)，陸軍等[9]研制的ESS溫室噴霧器噴霧技術(shù)，耿長興等[10]研究的智能噴霧機(jī)器人噴霧技術(shù)。

但是這些方式存在霧化點較大、空中停留時間短、成本較高等缺陷，并制約溫室設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展。傳統(tǒng)的噴霧技術(shù)及微噴技術(shù)的農(nóng)藥均以霧化形式噴灑農(nóng)藥，農(nóng)藥利用率低，大量農(nóng)藥不能到達(dá)病蟲害所在位置，不僅增加農(nóng)藥成本，也加劇土壤污染[11-14]。離心式汽化系統(tǒng)采用摩托車化油器作為農(nóng)藥汽化裝置，利用離心式鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓，使農(nóng)藥汽化，但是離心式汽化系統(tǒng)存在汽化率低、影響風(fēng)機(jī)風(fēng)速及腐蝕風(fēng)機(jī)等弊端。該研究針對這些問題研發(fā)了新型汽化裝置。

1原離心式汽化系統(tǒng)

溫室汽化施藥系統(tǒng)與溫室內(nèi)CO2補(bǔ)充系統(tǒng)配套使用，利用離心式鼓風(fēng)機(jī)（本項目采用YY750W單相電動機(jī)）為整個系統(tǒng)提供動力，帶動整個系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)，通過各級管道系統(tǒng)將汽化農(nóng)藥和CO2氣體輸入田間，施向溫室農(nóng)作物。

原離心式汽化系統(tǒng)是在風(fēng)機(jī)上固定喇叭口，喇叭口的另一端加上汽化裝置（即摩托車化油器）。離心式鼓風(fēng)機(jī)加喇叭口裝置后，嚴(yán)重影響鼓風(fēng)機(jī)鼓出風(fēng)量，鼓風(fēng)機(jī)加喇叭口（圖1）比同樣情況下不加喇叭口（圖2）的風(fēng)速減小了1～14 m/s（表1）。

原離心式汽化系統(tǒng)通過對農(nóng)藥的汽化提高噴霧效率和農(nóng)藥的有效利用率。但是汽化效果相對較差，霧化點較近，而且在鼓風(fēng)機(jī)上安裝喇叭口，對風(fēng)機(jī)風(fēng)速影響較大，且汽化農(nóng)藥經(jīng)過風(fēng)機(jī)，對風(fēng)機(jī)有腐蝕性破壞。利用離心式汽化系統(tǒng)在風(fēng)機(jī)口直接噴出水霧的液滴較大，落地液滴直徑可達(dá)5～8 mm，從鼓風(fēng)機(jī)噴出水霧的射程近，僅達(dá)2 m左右，且由近及遠(yuǎn)水霧越來越少。風(fēng)機(jī)口加直角拐時，無水霧噴出，直接在風(fēng)機(jī)下邊，以液態(tài)流下。風(fēng)機(jī)口加直角拐拐頭加直徑50 mm的PVC變口及變口后加長4 m的直徑50 mm的PVC管管口處，均無水霧噴出，直接以液體形式沿風(fēng)機(jī)下端流下去。針對離心式汽化系統(tǒng)存在的問題，設(shè)計出新型農(nóng)藥汽化裝置，安裝在風(fēng)機(jī)口外，汽化農(nóng)藥不經(jīng)風(fēng)機(jī)，不會對風(fēng)機(jī)產(chǎn)生破壞，不影響風(fēng)機(jī)風(fēng)速，且汽化效果良好。

根據(jù)理想流體應(yīng)用條件：理想流體不可壓縮，藥液看作恒定流[15-16]。設(shè)計出新型汽化裝置，利用離心式鼓風(fēng)機(jī)鼓出的恒定流， 理想流體的壓力頭、速度頭、位置頭三者和為一定值，即關(guān)鍵詞 ??pρg+v22g+z=關(guān)鍵詞 ??恒量，經(jīng)過汽化減壓裝置，在減壓喉管處，速度變大，壓力急劇變小[17-18]。將來自輸液管道的農(nóng)藥溶液汽化。經(jīng)過一系列的試驗，與不斷改進(jìn)，對汽化裝置的影響因素進(jìn)行探討。試驗從最簡化的噴頭開始，從噴頭的汽化進(jìn)風(fēng)口的位置對汽化效果的影響進(jìn)行探討。

2.1汽化噴頭安裝位置影響

2.2不同噴頭的汽化效果

經(jīng)過不斷試驗，在原始噴頭的基礎(chǔ)上研制出4種噴頭（圖4），分別為噴頭1號、噴頭2號、噴頭3號、噴頭4號（表3）。噴頭1號由輸液管道、汽化減壓管道和汽化噴口組成，其中輸液管道與汽化減壓管道在汽化噴口前不連通，氣流與液流各自通向汽化噴口。噴頭2號由輸液管道、汽化減壓管道和汽化噴口組成，由于輸液管道和減壓管道垂直，在兩管交匯處以小三通連接，藥液和氣流匯合，通向汽化噴口。噴頭3號由輸液管道、汽化減壓管道、氣流管道（此噴頭的氣流管道在噴頭2號的基礎(chǔ)上加長）和汽化噴口四部分組成。其中汽化減壓管道與輸液管道在連接處中間加氣流管道，與汽化減壓管道和輸液管道均呈45°夾角，保證減壓后的氣流速度損失較小，另外汽化噴口直徑為1～2 mm。噴頭4號在噴頭3號基礎(chǔ)上改變噴口大小為直徑0.8～1.0 mm。

3控制變量對汽化效果的影響

從以上試驗可以看出，噴頭2號和噴頭3號汽化效果較好，但是汽化效果受汽化噴口及減壓風(fēng)口的風(fēng)速、輸液管道液體流速的影響。

3.1噴口位置對汽化效果的影響

噴頭2號和噴頭3號的定位試驗以汽化噴口管壁的距離為變量，由于噴頭2號的噴口相對較小，取輸液管道液體流速1.2 mL/s為定值。噴頭3號的試驗在其他條件一定時分別取以噴口距管壁距離為變量和以輸液管道液體流速為變量（其他條件一定），均看汽化效果。汽化效果以250 mL所需時間、霧化點直徑、霧化點最多位置處、開始有霧化點和各點處有霧化點的寬度為指標(biāo)。

汽化噴頭2號的霧化點在各檢測點的分布狀況，由圖5可以看出，噴口位置與管壁距離為45、55、60 mm時，汽化噴頭的霧化點主要集中在1～4 m，且從汽化噴口出口開始有霧化點;汽化噴口距管壁50 mm處，霧化點從距汽化噴口1 m開始，霧化點主要集中在2～5 m處，從霧化點輪廓看，噴頭2號在此位置汽化藥液霧化點可以覆蓋更大范圍。由此可得汽化噴頭2號在噴口距管壁50 mm位置處汽化效果更好，確定噴口距管壁50 mm處為汽化合適位置（表4）。

汽化噴頭3號的霧化點在各檢測點的分布狀況，由圖6可以看出，噴口位置與管壁距離為50 mm時，汽化噴頭的霧化點主要集中于2～4 m，汽化覆蓋范圍過小，不適合大范圍溫室農(nóng)藥汽化的應(yīng)用。噴口位置距管壁為55 mm時，汽化噴頭霧化點集中于1～4 m，但如圖6所示，各檢測點處霧化點覆蓋面較窄，覆蓋范圍小。噴口位置距管壁60、65 mm時，汽化噴頭的霧化點主要集中在1.5～4.5 m，且從霧化點輪廓看，噴頭3號在此位置汽化藥液霧化點可以覆蓋更大范圍。由此可得汽化噴頭3號在噴口距管壁60和65 mm位置處汽化效更好，確定噴口距管壁60和65 mm處為汽化合適位置（表5）。

3.2液體流速對汽化效果的影響

綜合分析表6和圖7，可以看出噴頭3號的輸液管道流速對汽化效果的影響。在輸液管道液體流速為0.5、0.9 mL/s時，汽化效果非常好，霧化點直徑小;但是由于輸液管道的液體流速太小，時間長，霧化點也相對比較集中，4 m之外基本沒有霧化點。輸液管道液體流速為2.0 mL/s時，汽化噴頭在噴口處就有液體流下現(xiàn)象。輸液管道液體流速為1.2、1.8 mL/s時，汽化效果好，霧化點集中在1.5～4.0 mm，比較集中，適用于溫室系統(tǒng)的農(nóng)藥汽化防治病蟲害。

4結(jié)論

通過以上試驗，分別以汽化裝置的結(jié)構(gòu)、汽化噴口位置、輸液管道的液流速度3個條件為變量，依次比較汽化裝置的汽化效果，在各個對照組中比較，得出最佳汽化狀態(tài)，即：3號汽化裝置在汽化噴口距管壁60～65 mm，輸液管道的液流速度為1.2～1.8 mL/s時汽化效果為最佳;2號汽化裝置在汽化噴口距管壁50 mm，輸液管道的液流速度為1.2 mL/s時汽化狀態(tài)較好。通過以上試驗可知，新型汽化裝置的對應(yīng)條件與最佳汽化效果的相關(guān)性，為汽化裝置的影響因素分析奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 毛罕平，晉春，陳勇.溫室環(huán)境控制方法研究進(jìn)展分析與展望[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2018，49（2）：1-13.

[2] YIN Y，WANG L，LIANG C H，et al.Soil aggregate stability and iron and aluminium oxide contents under different fertiliser treatments in a longterm solar greenhous experiment[J].Pedosphere，2016，26（5）：760-767.

[3] 趙淑梅，莊云飛，鄭可欣，等.日光溫室空氣對流蓄熱中空墻體熱性能試驗[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2018，34（4）：223-231.

[4] QIAN T T，LU S L，ZHAO C J，el at.Heterogeneity analysis of cucumber canopy in the solar greenhouse[J].Journal of integrative agriculture，2014，13（12）：2645-2655.

[5] ZHANG M，WANG X F，CUI X M，et al.The relationship between working conditions and adverse health symptoms of employee in solar greenhouse[J].Biomed Environ Sci，2015，28（2）：143-147.

[6] 王潤鳳.溫室黃瓜病蟲害防治技術(shù)分析[J].北京農(nóng)業(yè)，2014（15）：119-120.

[7] 梁麗紅.溫室氣化施藥裝置的試驗和研究[D].太谷：山西農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014.

[8] 袁雪，祁力鈞，王虎，等.溫室搖擺式變量彌霧機(jī)噴霧參數(shù)響應(yīng)面法優(yōu)化[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2012，43（4）：45-50，54.

[9] 陸軍，李萍萍，賈衛(wèi)東，等.ESS溫室噴霧器噴霧特性的PDIA檢測實驗[J].高電壓技術(shù)，2009，35（7）：1661-1666.

[10] 耿長興，張凱，張二鵬，等.智能噴霧機(jī)器人的噴霧性能試驗評價[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2012，28（S2）：114-117.

[11] 李良.溫室軌道風(fēng)送施藥系統(tǒng)設(shè)計[D].太原：太原理工大學(xué)，2015.

[12] 李義強(qiáng)，周楊全，徐金麗，等.煙葉中多菌靈農(nóng)藥殘留的降解規(guī)律和影響因素[J].中國煙草學(xué)報，2017，23（4）：40-49.

[13] 季仁東，陳夢嵐，趙志敏，等.橙汁中多菌靈農(nóng)藥殘留吸收光譜特征研究[J].光譜學(xué)與光譜分析，2014，34（3）：721-724.

[14] 吳巖，趙偉，劉永，等.快速基質(zhì)分散凈化-超快速液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法同時測定玉米中22種三嗪類除草劑殘留[J].分析化學(xué)，2016，44（6）：950-957.

[15] 方達(dá)憲，張紅亞.流體力學(xué)[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2014：60-62.

[16] 俞錦濤，陶宗明.等溫條件下可壓縮理想氣體的伯努利方程[J].物理與工程，2016，26（6）：72-74.

[17] 任明星，王國田，李邦盛，等.微尺度空間內(nèi)離心鑄造過程的流動方程及相似準(zhǔn)則[J].中國有色金屬學(xué)報，2014，24（5）：1506-1511.

[18] 嚴(yán)導(dǎo)淦.流體力學(xué)中的總流伯努利方程[J].物理與工程，2014，24（4）：47-53.