农作物适用型热雾机的研发和优化

苏贤岩 任学祥 何薇薇 陈莉 丁克坚 胡飞 叶正和

摘要为将传统用热雾机升级改造应用于农作物病虫害防治，通过分析热雾机工作原理，采用正交试验设计，明确了喷头安装位置在距喷管口23 cm、药箱压力为0.3 kg/cm2、喷药口直径为1.5 mm时效果最佳。同时结合田间操作实际，改造热雾机启动系统和供油系统，开发出农作物适用型热雾机。

关键词热雾机；参数优化；农作物；病虫害防治

中图分类号S49文献标识码A文章编号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，随着城镇化建设步伐的加快，农村劳动力资源越来越缺乏，而传统的农作物病虫害喷雾防治方法费工、费时，劳动强度高，难以及时地进行农作物病虫害的大面积防治。为解决以上生产中的实际问题，亟需改变我国植保机械和施药技术[1]，开发高工效施药防治方法。

热雾机早期主要用于林木病虫害的大面积防治，1976年国内学者已从巴西引进用于橡胶病害防治研究[2]，目前在柑橘木虱、蚜虫等果树病虫害防治上应用较广泛[3-4]，在水稻、油菜等农作物及保护地作物病虫害防治方面也有所尝试和研究[5-7]，具有工作效率高、成本低、用水量少等优点。但由于传统的热雾工程施药技术多用于林木病虫害的防治，在不经特殊处理的情况下，热雾机喷出的热雾密度较低，容易向上层扩散进入大气，也容易随风逸散，从而造成防治效果下降以及农药的漂移污染。为解决热雾机施药的这一缺陷，笔者对热雾机构造和参数进行适宜地优化，使之适用于水稻、小麦、油菜等大田作物病虫害的防治。

1材料与方法

1.1供试材料

TSP-35，60（S）热雾机，深圳市隆瑞科技有限公司；

热雾机专用药液喷头，孔径0.5～4.0 mm，深圳市隆瑞科技有限公司；

热雾沉降稳定剂，安徽惠富强农业科技有限有限公司。

1.2试验设计

1.2.1单因素试验设计。

固定其他影响因素不变，设置喷头喷药口直径分别为05、0.8、1.0、1.2、1.5、1.8、2.1、2.5、30、3.5、4.0 mm；考察其对热雾微粒径30～40 μm的雾滴分布的影响。

固定其他影响因素不变，设置药箱压力分别为0.10、015、0.20、0.25、0.30、0.35、0.40、0.45、0.50 kg/cm2；考察其对热雾微粒径30～40 μm的雾滴分布的影响。

固定其他影响因素不变，设置喷头安装位置（距喷口距离）分别为5、7、9、11、13、15、17、19、21、23、25、27、29、31、35、40 cm；考察其对热雾微粒径30～40 μm的雾滴分布的影响。

1.2.2正交试验设计。

经单因素筛选试验，分别确定喷头安装位置（A）、药箱压力（B）、喷头喷药口直径（C）3个因素的3个优势水平，采用正交设计，优选出较优的工艺条件。正交试验因素水平设计见表1。

1.2方法

将5%高效氯氢菊酯乳油750 mL、热雾沉降稳定剂800 mL、水3 400 mL配成测试液，加入热雾机，启动后，从距喷口5 m处取样，测量雾滴直径及分布，考察雾滴直径30～40 μm的雾滴数占总雾滴数的百分比。

2结果与分析

2.1热雾机的结构与工作原理

热雾机主要由脉冲喷气式发动机和供药系统组成，其中，脉冲喷气式发动机主要由燃烧室、喷管、冷却系统、供油系统、点火系统及启动系统等构成，供药系统则由增压单向阀、开关、药管、药箱、喷药嘴及接头组成。首先通过气筒打气，使一定流量和压力的空气通过单科阀和管路进入化油器体上的集成孔道，一路进入副油箱，将副油箱中的油压至油嘴，一路进入化油器体内，喷油嘴喷出的燃油在喉管处与进入喉管中的空气气流混合，并进入燃烧室的进气管中。点火系统开关接通后产生高压电，火花塞放出高压电弧点燃混合气，发生爆炸式燃烧，使燃烧室及化油器内压力迅速增高，产生高压气体使进气阀片关闭进气孔，并高速冲出喷管，同时进入药箱和油箱的气体使两箱的压力增加，在压力作用下，油箱的汽油重新进入化油器实现持续爆炸式燃烧。喷管内的高压高温气体使进入喷管的药液迅速雾化，经喷管口进入大气，并弥撒于目标作物，从而达到防治病虫害的目的。烟雾机的工作原理如图1所示。

2.2喷头安装位置距喷口距离对热雾微粒粒径分布的影响

选用孔径为1.2 mm的喷头，设置药箱压力为0.3 kg/cm2，分别在距离喷口5～40 cm内的16个位置安装喷头进行试验，结果见图2。从图2可以看出，喷嘴安装在距离喷口19～29 cm的位置较为合适，以安装在距离喷口23、25和27 cm处时30～40 μm的雾滴数占总雾滴数的百分比相对较高，分别为74.54%、73.35%、70.24%。

2.3药箱压力对热雾微粒粒径分布的影响

选用孔径1.2 mm的喷嘴，安装位置为距离喷口23 cm，分别在0.10～050 kg/cm2内设置9个不同药箱压力处理进行试验，结果见图3。从图3可以看出，药箱压力在0.25～0.35 kg/cm2时，30～40 μm的雾滴数占总雾滴数的百分比相对较高，分别为75.21%、71.55%、70.43%。

2.4喷头孔径对热雾微粒粒径分布的影响

选用0.5～40 mm的11个不同孔径喷头，设置药箱压力为0.25 kg/cm2，喷头安装位置为距离喷口23 cm，进行了试验，结果见图2。由图4可见，参试的11个喷头中，以孔径为12、1.5和1.8 mm的喷头效果较好，30～40 μm的雾滴数占总雾滴数的百分比分别为76.57%、77.74%和70.76%。

2.5喷头安装位置、药箱压力及喷头孔径组合优化

从表2可以看出，A1B2C2、A1B1C1和A2B1C2 3个组合较好，30～40 μm雾滴占总雾滴数的百分比均在75%以上，以A1B2C2组合效果最优，30～40 μm雾滴占总雾滴数的80.67%。同时，方差分析结果得出，FA=82.46，FB=82.47，FC=74.11，F0.01=99，F0.05=19。由此表明，喷头安装位置、药箱压力和喷头孔径对热雾雾滴分布均有极显著的影响。因此，热雾机参数优化的结果为喷头安装在距喷管口23 cm、药箱压力0.3 kg/cm2、喷头孔径1.5 mm。

2.6热雾机的整体优化

基于上述试验结果，与热雾机制造商共同对热雾机进行了重新设计，在原机基础上进行了结构优化，并增加了电启动装置。改造优化的机器防治效果好，工作稳定，重量轻，使用方便，启动和维护容易，油耗不超过750 mL/hm2。样机原理图及试制机图分别见图5、6。

3讨论

热雾机施药具有工作效率高、劳动强度低、用水量少等优点，能有效解决当前农村劳动力少、作物病虫害防治难的生产实际问题，值得大面积推广应用。但由于传统烟雾机发烟量大、烟雾飘逸严重等局限性，严重影响了其推广应用的进程。因此有必要对热雾机进行持续的结构改良和参数优化，使之适用于中、低杆农作物的病虫害防治。

安徽农业科学2017年

该研究通过对热雾机的构造和参数进行优化，改善了热雾微粒粒径分布，提高了其操作稳定性，但热雾机广泛应用于生产尚需持续研究其相关使用技术，进一步优化热雾机性能，开发热雾沉降剂等配套产品。

参考文献

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