神马文学网第五节 弥雾喷粉机
来源：百度文库 编辑：神马文学网 时间：2024/04/28 08:11:51
弥雾喷粉机是一种既可以喷射弥雾，又可以喷粉的多用植保机械。一般分为机动背负式弥雾喷粉机和悬挂式机动弥雾喷粉机，由于其工作原理基本相同，故只对背负式弥雾喷粉机的结构及工作原理进行介绍。
弥雾是指利用高速气流将粗雾滴破碎、吹散，雾化成75～100μm的雾滴，并吹送到远方。弥雾时的雾滴细小、均匀，覆盖面积大，药液不易流失，可提高防治效果，可进行高浓度，低喷量喷洒药液，大量减少稀释用水，适用范围广，特别是山区和干旱缺水地区。
喷粉是指利用高速气流将药粉喷撒到农作物上。背负式机动弥雾喷粉机由离心式风机、汽油发动机、药箱、油箱、喷管和机架等组成(图8—33)。它是由发动机带动风机，产生高速气流，由气流把药粉输入喷管或把药液输送到喷头，然后由喷管内的高速气流吹向远方。
图8—33弥雾原理
1．风机叶轮2、风机外壳3．进风门4．进气塞5．软管6．滤网7．喷头8．喷管9．开关10．粉门]1．出水塞接头12．输液管
一、弥雾作业
弥雾喷粉机当作弥雾机使用时，药箱内装上增压装置，换上喷头。工作原理(图8—33)：汽油机带动风机叶轮旋转产生高速气流，并在风机出口处形成一定压力。其中大部分高速气流经风机出口流入喷管，而少量气流通过进风门和软管到达药箱面上部，对药液增压。药液在风压作用下，经输液管到达弥雾喷头，从喷嘴周围的小孔喷出。喷出的药液流在喷管内高速气流的冲击下，破碎成细小的雾滴，并吹送到远方。
图8—34喷粉原理
1．风机叶轮2．风机外壳3．进风门4．吹粉管5．粉门6．喷粉管7．弯管8．喷管9．喷口
二、喷粉作业
弥雾喷粉机当作喷粉机使用时，箱内安装吹粉管，把输液管换成输粉管。工作原理(图8—34)：发动机带动风机叶轮旋转，产生高速气流。其中，大部分气流经风机出口流入喷管，而少量气流经进风门进入吹粉管。进入吹粉管的气流速度高且具有一定的压力，从吹风管周围的小孔喷出，使药粉松散，并把药粉吹向粉门。喷管内的高速气流使输粉管出口处产生局部真空，大量药粉被吸入喷管，在高速气流的作用下经喷口喷出并吹向远方。
第六节微量喷雾机
一、微量喷雾的特点
微量喷雾又称超低量喷雾，它是通过高速旋转的齿盘将微量原药液甩出，雾化成为15～75μm的雾滴，沉降在农作物上。目前关于施药量划分还没有统一的标准，一般地说，大田作物喷雾每亩(0．06hm2)施液量在O．3升以下称微量喷雾。微量喷雾是近年来防治虫害及杂草的一种新技术，它不用或很少用稀释水，工作效率高，防治效果好且节约农药，尤其
适合于缺水或离水源远的地区喷雾作业。
二、微量喷雾机的类型及工作原理
目前，微量喷雾机有手动、电动和风动三种基本类型，其中手动微量喷雾机用手摇胶带带动齿盘旋转，结构简单，但转速不均匀，喷雾质量不理想，很少使用。大量使用的是后两种类型。
1．手持式电动微量喷雾机它由把手、贮液瓶、流量器、喷头、微形电机和电源等组成(图8～16)。工作时，雾化齿盘由电机带动高速旋转(7000～8000r／min)，同时药液在重力作用下，由贮药瓶经过滤网、输液管、流量器流人雾化齿盘，在离心力的作用下扩展至齿盘外缘的锯齿上，以很小的雾滴被甩出，随自然风飘移到农作物上。
2．背负式微量喷雾机这种喷雾机是在背负式弥雾喷粉机的喷管处，换装一个风力式离心喷头，进行微量喷雾机作业的(图8-35)。动力机带动风机叶轮高速旋转，风机吹出来的大量气流经喷管流入微量喷头，分流锥使气流分散，气流冲击喷头叶轮，使之带动齿盘作高速旋转(10，000r／min)；同时，一小部分气流经软管进入药箱液面上部对药液增压，药液经输液管和调量开关进入齿盘轴，并从轴上的小孔流出，在齿盘离心力作用下甩出细小雾滴，并被高速气流进一步粉碎吹送到远方。
图8—35背负式微量喷雾机
1．药箱2．输液管3．调量开关4．空心轴5．齿盘6．喷流锥体7．喷口8．喷管9．风机
第七节 静电喷雾机
为了提高药液沉附在农作物表面上的百分率，近年来国内外对静电喷雾技术进行了广泛深入的研究。据试验表明，静电力一般对大的颗粒没有多大作用，它并能影响从喷施设备到目标物问的基本轨道。但是，如果一个带电的颗粒达到目标区时没有足够的惯性力来引起冲击，电荷即能增加沉附机会，提高雾滴在农作物上沉降率，尤其是对于小颗粒，将会减少飘移的数量，这对微量喷雾来说是十分必要的。
静电喷雾技术是应用高压静电使雾滴充电。静电喷雾装置的工作原理是通过充电装置使雾滴带上一极性的电荷，同时，根据静电感应原理可知，地面上的目标物将引发出和喷嘴极性相反的电荷，并在两者间形成静电场。带电雾滴受喷嘴同性电荷的排斥．而受目标异性电荷的吸引，使雾滴飞向目标各个方面，不仅正面，而且能吸附到它的反面。据试验，一粒20μm的雾滴在无风情况下(非静电力状态)，其沉降速度为3.5cm／s，而一阵微风却能使它飘移lOOcm。但在105伏高压静电场中使该雾滴带上表面电荷，则会以40cm／s的速度直奔目标而不会被风吹跑。因此，静电喷雾技术的优点是提高了雾滴在农作物上的沉积量，雾滴分布均匀，飘移量减少，节省用药量，提高了防治效果，减少了对环境的污染。
静电喷头的结构(图8-36)：喷头座的中央为药液管，周围有倾斜的气管。喷头是由导电的金属材料制成，它是接地的或和大地电位接通，从而使液流保持或接近于大地电位。在雾滴形成区所形成的雾流，其雾滴因静电感应而带电，并被气流带动吹出喷头。喷头壳体是由绝缘材料制成的。高压直流电源的作用是将低压输入变为高压输出，电压可从几千伏到几十干伏的范围内调节。高压电源是一个微型电子电路，其中的振荡器可使低压直流电源变换为高压交流输出；变压器将振荡器的低压交流变换为高压交流输出；整流器将变压器的高压交流输出变换为直流电；调节器用来调节高压交流输出电压，高压电源通过高压引线接到电极上。
图8一-36静电喷雾喷头
1．高压空气入口2．高压液体入口3．喷头座4．壳体5．雾滴形成区6．雾流7．环形电极8．调节器9．高电压直流电源10.12伏直流电源
静电喷雾的技术要点首先需要使雾滴带电，同时与目标(农作物)之间产生静电场。静电喷雾装置使雾滴带电的方式主要有三种：电晕充电、接触充电和感应充电。
电晕充电(图8-37a)在喷头出口雾化区备有一个或数个电极尖端，在它们附近产生一个高强度电场，利用针状电极电晕放电所形成的离子轰击雾滴，使通过该电场区的雾滴带电。特点是结构简单，先雾化后充电。
接触充电(图8-37b)将雾化元件做为电极，高压电直接连接在即将雾化的药液上。因此，对雾化中的液体直接进行充电，当药液雾化后便带有电荷。特点是充电效率高，结构比较复杂，必须保持设备有良好的绝缘。
感应充电(图8—37c)在喷头雾化区设置环状电极，形成感应电场，经喷口雾化的雾滴通过高强度电场时而充电。特点是充电效率不高，充电电压较低，适合于小型手持式喷雾机或背负式机动喷雾机上。
国外比较注意静电喷雾的基础理论研究。尤其是在充电方式、农药用量、雾滴尺寸、空气相对温度、湿度、运载气流等因素对带电雾滴的沉降效果都做了较深入的室内外试验，并研究成功了一些充电和雾化系统。国外小型静电喷雾机已进入实用阶段，而大田用静电喷雾机尚处于试验研究阶段。
图8--37雾滴充电方式
(a)电晕充电b接触充电(c)感应充电
我国静电喷雾技术在农业植保上的应用研究始于70年代后期，且多数是以转盘式手持微量喷雾机为基础进行研制的(图8 -38)。
转盘式手持微量静电喷雾器为接触充电方式。其工作原理：一般用干电池或蓄电池作电源，电源电压为6伏，经过振荡变压，再经倍压整流得到1～2万伏的直流高压，直接加在药液出口液管上，滴管是不锈钢制成，当药液经滴管时带上电荷，经转盘的高速旋转产生离心力，将药液甩出而雾化成细小带电雾滴。此时转盘与作物之间同时形成一个电场，带电雾滴在电场力作用下到达农作物表面。
图8—38转盘手持式微量喷雾器接触充电示意图
1．药液瓶2．电源3．静电发生器4．转盘5．滴管6．微电机
第八节雾滴的运行和沉降
一、雾滴的运行
由于植保对象的不同，雾滴由喷头到目标之间的距离是不同的，从十几厘米到几十米不等。又由于雾滴本身具有的能量和速度不同，雾滴在空间运行的时间也不同。同时，雾滴在空间运行过程中还受到诸如风、空气的湿度及温度等因素的影响，研究雾滴的运行情况对提高雾滴的喷洒质量是非常有意义的。
雾滴从喷头喷出的速度一般为20m／s左右，根据雾滴的大小不同，大约运行20cm，其速度就衰减到零，但一般到目标的距离都会超过这个数值，所以有时需要增设气流输送装
置。雾滴在运行过程中因受蒸发效应，其质量是要改变的。另外，雾滴的大小不同运行速度亦不同，有时雾滴相撞还会合成大雾滴，所以不但改变了雾滴的形状和尺寸，也改变了运行的轨迹。下面以一个雾滴为研究对象进行雾滴运行分析。
1．雾滴运行的分析雾滴从喷头喷出后，既有向下的速度，又有行进速度，单个雾滴受力如图8—39所示。
(1)惯性力Tr
图8—39单个雾滴的受力
式中mp——雾滴质量；
Vp一雾滴速度。
(2)阻力W
时，用牛顿公式计算雾滴运行时的空气阻力w(此时，雾滴距喷头近，Vp与dp较大)。
式中Re一雷诺系数；
Vp一一雾滴速度；
dp--雾滴直径；
νg----空气粘度；
Cw——空气阻力系数；
ρg——空气密度；
F——雾滴迎风面积。
Re<1时，雾滴距离喷头较远，Vp与dp以较小，用斯托克斯阻力公式计算。
(3)重力G
(4)空气浮力A
2．雾滴运行速度分析雾滴运行过程中因受雾滴大小和初始速度的影响，其运行速度衰减。人们原来认为雾滴运行速度不会衰减得这样快，到达目标时仍然具有一定的速度，但实际情况完全不是这样。
从图8—40可以看到，小雾滴运行速度衰减较快，大雾滴衰减缓慢。如直径为lOOμm的雾滴，初始速度为20m／s，经过O．02秒后速度只有2.5m／s，经过0．05秒后雾滴运行速度几乎衰减为零，只是由空气托着它自由下降。而直径为500μm的雾滴，
初始速度仍为20m／s，经0．02秒后速度衰减为14m／s，到自由降落速度需要经过0．2秒的时间，这说明，雾滴直径愈大，其运行速度衰减愈慢。因此，100～500μm的雾滴到达植物表面上时，速度已接近于零。
图8-40雾滴运行速度分析
表8-1部分因素对喷雾质量的影响(载体：水)
雾滴尺寸(μm)
温度(℃)
相对湿度(％)
寿命(s)
100
100
100
100
100
100
50
50
50
20
20
30
30
40
40
20
20
30
70
40
70
40
70
40
70
40
40
20
9
17~18
6
16.8
7.8
5
2
1.9
如果喷头距离作物50cm，喷头喷出直径为l00～200μm的雾滴；无论怎样加大初始速度，达不到叶面其速度已衰减为零而自由降落。只有加上运载气流，才能增加运行速度。
3．雾滴的飘移分析雾滴运行过程中受到各种因素的影响，其中风、空气的湿度和温度对雾滴的飘移影响最大。试验表明，风速度愈大，雾滴飘移愈大。蒸发会使雾滴直径减小，运行速度衰减加快，影响喷雾质量。
从表8—1可以看出，相对湿度的影响比温度影响大，一般植保作业，温度20℃，相对湿度为40％时，需要加防蒸发剂，否则雾滴会很快地蒸发掉。
二、雾滴的穿透性
1．雾滴速度对穿透性的影响从图8—41可以看到雾滴速度愈大，穿透性愈好。由于包围在植株周围的静止空气的阻力使喷雾有向外扩张的趋势，欲使雾滴穿透到作物下部或内部就需加大运行速度以增加穿透能力，但光靠雾滴本身的能量和速度是不行的，需要附加气流。
图8—41运行速度对雾滴穿透性的影响
图8—42运行方向对穿透性的影响
2．雾滴运行方向对雾滴穿透性的影响如图8—42所示，垂直向下喷雾时，雾滴穿透性能好，但只落在处在水平的叶面上，而不是落在垂直面上。水平方向喷雾时，喷雾扩张幅度大，严重影响了雾滴的穿透性。
3．机组行进速度对穿透性的影响行进速度愈高，作物上部沉降量愈少，对作物中部沉降量影响不大，对下部则没有影响。速度增高后，地面上沉降量减少了。综合起来，从植保技术上看还是希望行驶速度慢一些为好。
4。雾滴大小对穿透性的影响试验表明，当植株密度或叶片密度指数一定时，随着雾滴直径增大，叶片对雾滴的“过滤”作用也越强。或者说大雾滴比小雾滴更容易穿透到作物下部。如果加上运载气流，则小雾滴沉降到作物下部较多，大雾滴则变化不大。
三、雾滴的沉降
雾滴在植物上沉降性能主要与下列因素有关；雾滴的物理特性；植物的物理特性；雾滴的几何尺寸；目标物的形状和所处的位置等。过大的雾滴沉降在叶片上后，可能会冲击破裂成更小的雾滴或者滚落到地面上。大小适宜的雾滴则稳定沉降在叶面上。过小的雾滴有可能沉降在叶面上，也可能绕过叶面沉降在叶背面或者飘移到其它地方去。
图8—43雾滴的接触角
雾滴能否稳定地沉降并附着在植物表面上则取决于雾滴的物理特性以及植物表面的物理特性，一般用雾滴在目标物上的接触角护来间接地表达两者的特性，如图8-43所示。θ角小，表明雾滴与目标表面的接触面积大，或者说容易湿润目标表面；θ角大，则表明接触面积小或者不容易湿润。据试验结果表明，θ<100°时容易湿润表面；θ>100°时则不容易湿润表面。
如图8—44所示不同的接触角θ以及雾滴大小与接触面积之间的关系。在θ角相同时，雾滴直径小则可以获得较大的接触面积，反之则接触面积减少；对相同尺寸的雾滴，θ角小的接触面积大，反之接触面积则减小；雾滴尺寸越小，接触面积对θ角的变化越敏感。
由此可见，采用雾滴直径较小的低容量或超低容量喷雾可以获得较高的雾滴接触面积。另外，雾滴在运载气流输送下，具有较高的冲击速度，能够获得比没有运载气流高得多的接触面积。
图8--44雾滴直径大小与接触面积的关系
参考文献
[1]中国农业机械化科学研究院，农业机械设计手册(上册)，北京：机械工业出版社，1988
[2]镇江农业机械学院，农业机械学，北京：中国农业机械出版社，1982
[3]北京农业机械化学院，农业机械学，北京：农业出版社，1981
[4]R．A．凯普纳(崔引安等译)，农业机械原理，北京：机械工业出版社，1978
[5]蒋耀，八十年代国内外农机化新技术，北京：农村读物出版社，1984
[6]安徽省农业机械管理局，农业机械，合肥：安徽人民出版社，1987
弥雾是指利用高速气流将粗雾滴破碎、吹散，雾化成75～100μm的雾滴，并吹送到远方。弥雾时的雾滴细小、均匀，覆盖面积大，药液不易流失，可提高防治效果，可进行高浓度，低喷量喷洒药液，大量减少稀释用水，适用范围广，特别是山区和干旱缺水地区。
喷粉是指利用高速气流将药粉喷撒到农作物上。背负式机动弥雾喷粉机由离心式风机、汽油发动机、药箱、油箱、喷管和机架等组成(图8—33)。它是由发动机带动风机，产生高速气流，由气流把药粉输入喷管或把药液输送到喷头，然后由喷管内的高速气流吹向远方。
图8—33弥雾原理
1．风机叶轮2、风机外壳3．进风门4．进气塞5．软管6．滤网7．喷头8．喷管9．开关10．粉门]1．出水塞接头12．输液管
一、弥雾作业
弥雾喷粉机当作弥雾机使用时，药箱内装上增压装置，换上喷头。工作原理(图8—33)：汽油机带动风机叶轮旋转产生高速气流，并在风机出口处形成一定压力。其中大部分高速气流经风机出口流入喷管，而少量气流通过进风门和软管到达药箱面上部，对药液增压。药液在风压作用下，经输液管到达弥雾喷头，从喷嘴周围的小孔喷出。喷出的药液流在喷管内高速气流的冲击下，破碎成细小的雾滴，并吹送到远方。
图8—34喷粉原理
1．风机叶轮2．风机外壳3．进风门4．吹粉管5．粉门6．喷粉管7．弯管8．喷管9．喷口
二、喷粉作业
弥雾喷粉机当作喷粉机使用时，箱内安装吹粉管，把输液管换成输粉管。工作原理(图8—34)：发动机带动风机叶轮旋转，产生高速气流。其中，大部分气流经风机出口流入喷管，而少量气流经进风门进入吹粉管。进入吹粉管的气流速度高且具有一定的压力，从吹风管周围的小孔喷出，使药粉松散，并把药粉吹向粉门。喷管内的高速气流使输粉管出口处产生局部真空，大量药粉被吸入喷管，在高速气流的作用下经喷口喷出并吹向远方。
第六节微量喷雾机
一、微量喷雾的特点
微量喷雾又称超低量喷雾，它是通过高速旋转的齿盘将微量原药液甩出，雾化成为15～75μm的雾滴，沉降在农作物上。目前关于施药量划分还没有统一的标准，一般地说，大田作物喷雾每亩(0．06hm2)施液量在O．3升以下称微量喷雾。微量喷雾是近年来防治虫害及杂草的一种新技术，它不用或很少用稀释水，工作效率高，防治效果好且节约农药，尤其
适合于缺水或离水源远的地区喷雾作业。
二、微量喷雾机的类型及工作原理
目前，微量喷雾机有手动、电动和风动三种基本类型，其中手动微量喷雾机用手摇胶带带动齿盘旋转，结构简单，但转速不均匀，喷雾质量不理想，很少使用。大量使用的是后两种类型。
1．手持式电动微量喷雾机它由把手、贮液瓶、流量器、喷头、微形电机和电源等组成(图8～16)。工作时，雾化齿盘由电机带动高速旋转(7000～8000r／min)，同时药液在重力作用下，由贮药瓶经过滤网、输液管、流量器流人雾化齿盘，在离心力的作用下扩展至齿盘外缘的锯齿上，以很小的雾滴被甩出，随自然风飘移到农作物上。
2．背负式微量喷雾机这种喷雾机是在背负式弥雾喷粉机的喷管处，换装一个风力式离心喷头，进行微量喷雾机作业的(图8-35)。动力机带动风机叶轮高速旋转，风机吹出来的大量气流经喷管流入微量喷头，分流锥使气流分散，气流冲击喷头叶轮，使之带动齿盘作高速旋转(10，000r／min)；同时，一小部分气流经软管进入药箱液面上部对药液增压，药液经输液管和调量开关进入齿盘轴，并从轴上的小孔流出，在齿盘离心力作用下甩出细小雾滴，并被高速气流进一步粉碎吹送到远方。
图8—35背负式微量喷雾机
1．药箱2．输液管3．调量开关4．空心轴5．齿盘6．喷流锥体7．喷口8．喷管9．风机
第七节 静电喷雾机
为了提高药液沉附在农作物表面上的百分率，近年来国内外对静电喷雾技术进行了广泛深入的研究。据试验表明，静电力一般对大的颗粒没有多大作用，它并能影响从喷施设备到目标物问的基本轨道。但是，如果一个带电的颗粒达到目标区时没有足够的惯性力来引起冲击，电荷即能增加沉附机会，提高雾滴在农作物上沉降率，尤其是对于小颗粒，将会减少飘移的数量，这对微量喷雾来说是十分必要的。
静电喷雾技术是应用高压静电使雾滴充电。静电喷雾装置的工作原理是通过充电装置使雾滴带上一极性的电荷，同时，根据静电感应原理可知，地面上的目标物将引发出和喷嘴极性相反的电荷，并在两者间形成静电场。带电雾滴受喷嘴同性电荷的排斥．而受目标异性电荷的吸引，使雾滴飞向目标各个方面，不仅正面，而且能吸附到它的反面。据试验，一粒20μm的雾滴在无风情况下(非静电力状态)，其沉降速度为3.5cm／s，而一阵微风却能使它飘移lOOcm。但在105伏高压静电场中使该雾滴带上表面电荷，则会以40cm／s的速度直奔目标而不会被风吹跑。因此，静电喷雾技术的优点是提高了雾滴在农作物上的沉积量，雾滴分布均匀，飘移量减少，节省用药量，提高了防治效果，减少了对环境的污染。
静电喷头的结构(图8-36)：喷头座的中央为药液管，周围有倾斜的气管。喷头是由导电的金属材料制成，它是接地的或和大地电位接通，从而使液流保持或接近于大地电位。在雾滴形成区所形成的雾流，其雾滴因静电感应而带电，并被气流带动吹出喷头。喷头壳体是由绝缘材料制成的。高压直流电源的作用是将低压输入变为高压输出，电压可从几千伏到几十干伏的范围内调节。高压电源是一个微型电子电路，其中的振荡器可使低压直流电源变换为高压交流输出；变压器将振荡器的低压交流变换为高压交流输出；整流器将变压器的高压交流输出变换为直流电；调节器用来调节高压交流输出电压，高压电源通过高压引线接到电极上。
图8一-36静电喷雾喷头
1．高压空气入口2．高压液体入口3．喷头座4．壳体5．雾滴形成区6．雾流7．环形电极8．调节器9．高电压直流电源10.12伏直流电源
静电喷雾的技术要点首先需要使雾滴带电，同时与目标(农作物)之间产生静电场。静电喷雾装置使雾滴带电的方式主要有三种：电晕充电、接触充电和感应充电。
电晕充电(图8-37a)在喷头出口雾化区备有一个或数个电极尖端，在它们附近产生一个高强度电场，利用针状电极电晕放电所形成的离子轰击雾滴，使通过该电场区的雾滴带电。特点是结构简单，先雾化后充电。
接触充电(图8-37b)将雾化元件做为电极，高压电直接连接在即将雾化的药液上。因此，对雾化中的液体直接进行充电，当药液雾化后便带有电荷。特点是充电效率高，结构比较复杂，必须保持设备有良好的绝缘。
感应充电(图8—37c)在喷头雾化区设置环状电极，形成感应电场，经喷口雾化的雾滴通过高强度电场时而充电。特点是充电效率不高，充电电压较低，适合于小型手持式喷雾机或背负式机动喷雾机上。
国外比较注意静电喷雾的基础理论研究。尤其是在充电方式、农药用量、雾滴尺寸、空气相对温度、湿度、运载气流等因素对带电雾滴的沉降效果都做了较深入的室内外试验，并研究成功了一些充电和雾化系统。国外小型静电喷雾机已进入实用阶段，而大田用静电喷雾机尚处于试验研究阶段。
图8--37雾滴充电方式
(a)电晕充电b接触充电(c)感应充电
我国静电喷雾技术在农业植保上的应用研究始于70年代后期，且多数是以转盘式手持微量喷雾机为基础进行研制的(图8 -38)。
转盘式手持微量静电喷雾器为接触充电方式。其工作原理：一般用干电池或蓄电池作电源，电源电压为6伏，经过振荡变压，再经倍压整流得到1～2万伏的直流高压，直接加在药液出口液管上，滴管是不锈钢制成，当药液经滴管时带上电荷，经转盘的高速旋转产生离心力，将药液甩出而雾化成细小带电雾滴。此时转盘与作物之间同时形成一个电场，带电雾滴在电场力作用下到达农作物表面。
图8—38转盘手持式微量喷雾器接触充电示意图
1．药液瓶2．电源3．静电发生器4．转盘5．滴管6．微电机
第八节雾滴的运行和沉降
一、雾滴的运行
由于植保对象的不同，雾滴由喷头到目标之间的距离是不同的，从十几厘米到几十米不等。又由于雾滴本身具有的能量和速度不同，雾滴在空间运行的时间也不同。同时，雾滴在空间运行过程中还受到诸如风、空气的湿度及温度等因素的影响，研究雾滴的运行情况对提高雾滴的喷洒质量是非常有意义的。
雾滴从喷头喷出的速度一般为20m／s左右，根据雾滴的大小不同，大约运行20cm，其速度就衰减到零，但一般到目标的距离都会超过这个数值，所以有时需要增设气流输送装
置。雾滴在运行过程中因受蒸发效应，其质量是要改变的。另外，雾滴的大小不同运行速度亦不同，有时雾滴相撞还会合成大雾滴，所以不但改变了雾滴的形状和尺寸，也改变了运行的轨迹。下面以一个雾滴为研究对象进行雾滴运行分析。
1．雾滴运行的分析雾滴从喷头喷出后，既有向下的速度，又有行进速度，单个雾滴受力如图8—39所示。
(1)惯性力Tr
图8—39单个雾滴的受力
式中mp——雾滴质量；
Vp一雾滴速度。
(2)阻力W
时，用牛顿公式计算雾滴运行时的空气阻力w(此时，雾滴距喷头近，Vp与dp较大)。
式中Re一雷诺系数；
Vp一一雾滴速度；
dp--雾滴直径；
νg----空气粘度；
Cw——空气阻力系数；
ρg——空气密度；
F——雾滴迎风面积。
Re<1时，雾滴距离喷头较远，Vp与dp以较小，用斯托克斯阻力公式计算。
(3)重力G
(4)空气浮力A
2．雾滴运行速度分析雾滴运行过程中因受雾滴大小和初始速度的影响，其运行速度衰减。人们原来认为雾滴运行速度不会衰减得这样快，到达目标时仍然具有一定的速度，但实际情况完全不是这样。
从图8—40可以看到，小雾滴运行速度衰减较快，大雾滴衰减缓慢。如直径为lOOμm的雾滴，初始速度为20m／s，经过O．02秒后速度只有2.5m／s，经过0．05秒后雾滴运行速度几乎衰减为零，只是由空气托着它自由下降。而直径为500μm的雾滴，
初始速度仍为20m／s，经0．02秒后速度衰减为14m／s，到自由降落速度需要经过0．2秒的时间，这说明，雾滴直径愈大，其运行速度衰减愈慢。因此，100～500μm的雾滴到达植物表面上时，速度已接近于零。
图8-40雾滴运行速度分析
表8-1部分因素对喷雾质量的影响(载体：水)
雾滴尺寸(μm)
温度(℃)
相对湿度(％)
寿命(s)
100
100
100
100
100
100
50
50
50
20
20
30
30
40
40
20
20
30
70
40
70
40
70
40
70
40
40
20
9
17~18
6
16.8
7.8
5
2
1.9
如果喷头距离作物50cm，喷头喷出直径为l00～200μm的雾滴；无论怎样加大初始速度，达不到叶面其速度已衰减为零而自由降落。只有加上运载气流，才能增加运行速度。
3．雾滴的飘移分析雾滴运行过程中受到各种因素的影响，其中风、空气的湿度和温度对雾滴的飘移影响最大。试验表明，风速度愈大，雾滴飘移愈大。蒸发会使雾滴直径减小，运行速度衰减加快，影响喷雾质量。
从表8—1可以看出，相对湿度的影响比温度影响大，一般植保作业，温度20℃，相对湿度为40％时，需要加防蒸发剂，否则雾滴会很快地蒸发掉。
二、雾滴的穿透性
1．雾滴速度对穿透性的影响从图8—41可以看到雾滴速度愈大，穿透性愈好。由于包围在植株周围的静止空气的阻力使喷雾有向外扩张的趋势，欲使雾滴穿透到作物下部或内部就需加大运行速度以增加穿透能力，但光靠雾滴本身的能量和速度是不行的，需要附加气流。
图8—41运行速度对雾滴穿透性的影响
图8—42运行方向对穿透性的影响
2．雾滴运行方向对雾滴穿透性的影响如图8—42所示，垂直向下喷雾时，雾滴穿透性能好，但只落在处在水平的叶面上，而不是落在垂直面上。水平方向喷雾时，喷雾扩张幅度大，严重影响了雾滴的穿透性。
3．机组行进速度对穿透性的影响行进速度愈高，作物上部沉降量愈少，对作物中部沉降量影响不大，对下部则没有影响。速度增高后，地面上沉降量减少了。综合起来，从植保技术上看还是希望行驶速度慢一些为好。
4。雾滴大小对穿透性的影响试验表明，当植株密度或叶片密度指数一定时，随着雾滴直径增大，叶片对雾滴的“过滤”作用也越强。或者说大雾滴比小雾滴更容易穿透到作物下部。如果加上运载气流，则小雾滴沉降到作物下部较多，大雾滴则变化不大。
三、雾滴的沉降
雾滴在植物上沉降性能主要与下列因素有关；雾滴的物理特性；植物的物理特性；雾滴的几何尺寸；目标物的形状和所处的位置等。过大的雾滴沉降在叶片上后，可能会冲击破裂成更小的雾滴或者滚落到地面上。大小适宜的雾滴则稳定沉降在叶面上。过小的雾滴有可能沉降在叶面上，也可能绕过叶面沉降在叶背面或者飘移到其它地方去。
图8—43雾滴的接触角
雾滴能否稳定地沉降并附着在植物表面上则取决于雾滴的物理特性以及植物表面的物理特性，一般用雾滴在目标物上的接触角护来间接地表达两者的特性，如图8-43所示。θ角小，表明雾滴与目标表面的接触面积大，或者说容易湿润目标表面；θ角大，则表明接触面积小或者不容易湿润。据试验结果表明，θ<100°时容易湿润表面；θ>100°时则不容易湿润表面。
如图8—44所示不同的接触角θ以及雾滴大小与接触面积之间的关系。在θ角相同时，雾滴直径小则可以获得较大的接触面积，反之则接触面积减少；对相同尺寸的雾滴，θ角小的接触面积大，反之接触面积则减小；雾滴尺寸越小，接触面积对θ角的变化越敏感。
由此可见，采用雾滴直径较小的低容量或超低容量喷雾可以获得较高的雾滴接触面积。另外，雾滴在运载气流输送下，具有较高的冲击速度，能够获得比没有运载气流高得多的接触面积。
图8--44雾滴直径大小与接触面积的关系
参考文献
[1]中国农业机械化科学研究院，农业机械设计手册(上册)，北京：机械工业出版社，1988
[2]镇江农业机械学院，农业机械学，北京：中国农业机械出版社，1982
[3]北京农业机械化学院，农业机械学，北京：农业出版社，1981
[4]R．A．凯普纳(崔引安等译)，农业机械原理，北京：机械工业出版社，1978
[5]蒋耀，八十年代国内外农机化新技术，北京：农村读物出版社，1984
[6]安徽省农业机械管理局，农业机械，合肥：安徽人民出版社，1987