生物农药后置混合的便携式农药喷洒装置设计

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1、生物农药后置混合的便携式农药喷洒装置设计　　0、引言　　目前，农林病虫害防治仍以化学防治为主，但其副作用也不容忽视，残留在环境中农药有害物质严重影响了自然环境。大量散失的农药挥发到空气中，流入水体中，沉降聚集在土壤中，不仅污染农畜渔果产品，还会通过食物链的富集作用转移到人体，对人体产生危害。随着高毒化学农药逐步减少，生物农药的应用越来越被关注。生物农药是一种包括生物产生的天然活性物质、生物活体以及按天然物质的化学结构或类似衍生结构而人工合成的农药。生物农药能控制和调节各种有害生物(包括植物、动物、微生物)的

2、生长、发育和繁殖的过程，对人畜无毒无害。因此，采用生物农药防治病虫害将成为植物保护的重要手段之一。　　美国最早拥有了由密歇根州立大学农业工程系研制的Proptec100型生物农药喷洒喷雾机，许多学者也进行了生物农药喷洒技术研究(Patterson，2003;Brusselman，2011;Bagherpour，2012等)。研究结果显示:喷头结构及雾化参数对生物农药活性有直接影响，而转笼喷头在保证生物农药活性的情况下可以减少喷洒流失量，确保生物农药有效发挥作用。在我国，能够满足生物制剂喷洒的特殊需求的施药机

3、械的研究甚少。南京林业大学周宏平等研制了高射程生物农药喷洒机及其转笼雾化装置，建立了转笼喷头雾化性能的多因素线性模型，并进行了模型拟合度检验，确定生物农药喷施装备的结构参数和操作参数对于雾滴流场均匀性、雾滴粒径分布、生物农药活性的影响。在实际作业中，更多采用常规的化学农药喷洒机具进行喷洒作业，造成生物农药中含有的大量菌核、菌ALL及孢子等活性物质不再具有活性，很难达到防治病虫害的需求。但是，为更好地发挥生物效应，设计了一种基于常规背负式喷雾机的、采用水雾与生物农药后置混合法的便携式生物农药喷洒装置，并就生物

4、农药与水的混合特性、喷洒时的工作参数(工作压力、流量)等对微生物农药活性的影响程度进行了试验研究，力求获得液体流量和生物农药量的最佳混合参数组合，适应生物农药喷洒的要求。　　1、生物农药喷洒装置　　生物农药喷洒机(ZL201220195429．7)由发动机、离心风机、背负架、操纵机构、清水雾化器和生物药粉吹出器等组成，如图1所示。工作时，离心风机产生的一部分气流送入水箱，将水压入输水管，经过喷嘴后雾化成水雾;另一部分气流进入导风管，并在分流位置被分流成两股(如图2所示)，一股进入生物药箱，迫使药箱中的生物药

5、粉均匀从药箱出药口吹出，另一股将落下的生物农药研直管中吹到出药口处，并使生物农药沿着运动方向与水雾混合，并不影响其活性。混合后的生物农药雾滴在气流和水压的推动下落向靶标，并由于生物农药变得湿润而不宜被吹散，提高生物农药防治病虫害的效果。其中，发动机、离心风机、背负架、操纵机构相似于机动式喷雾器的结构，这里不再详述。　　清水雾化器包括输水管和雾化喷嘴。输水管采用直径为8mm，长度为420mm的空心不锈钢管，与雾化喷嘴采用螺纹连接;输水管的另一端通过输水软管与水箱出口紧密相连，不允许漏液。雾化喷嘴为液力雾化喷头

6、，喷雾压力为0．1～0．3MPa，流量为0．4～0．9L/min。　　生物药粉吹出器包括容置生物药粉的药箱、直管、药量调节阀。药箱与直管、进风口和出药口一体注塑成型，直管总长度为600mm，高度为100mm，两端为弧形结构，防止生物农药堆积;药箱设置在距离直管进风口侧1/3位置处，通过出药口和直管相连通，药箱进风口和进风口之间通过直管壁体内的内管道连通;药量调节阀设置在药箱出药口处;直管和药箱设有内管道，其宽度为10mm，来自离心风机产生的一小部分气流可以通过内管道送入药箱，迫使药箱中的生物药粉均匀从药箱出

7、药口吹出;通过控制药量调节阀可以控制阀瓣开启的大小控制生物药粉的通过量，从而控制用药量;直管内侧可用来固定输水管，雾化喷嘴设置在输水管的端部，其朝向与出药口相仿，相对位置接近。　　2、试验研究　　对于本文设计的生物农药喷洒装置而言，药水混合性能、混合后雾滴粒径、均匀性、运动特性及生物农药的活性是评价生物农药喷洒质量的主要指标。在相同喷洒条件下，雾滴直径越小、药水混合越均匀、定向运动特性越好，越可保证生物活性，那么生物农药将向着靶标运动，并渗入微细空隙粘附在植株上，流失较少，防治效果好。　　　2．1药水混合性

8、能试验　　影响药水混合性能的主要因素是药和水的流量以及药和水混合时的粒子运动速度，而药和水混合时的压力是获得不同药和水粒子速度的主要原因。因此，可以用流量比q、压力比h、混药效率η的关系来评价药水混合性能。　　流量比q是药的质量流量与水体积流量之比，定义为q=qp/q3;qp为药的质量流量，可通过药量调节阀来控制。　　压力比h是反映射流混药装置压力损失的一个无量纲参数。压力比大，表明压力损失小。定义为h=