园艺机械应用ppt课件(农药雾滴雾化与喷雾方法).ppt

农药雾滴雾化与喷雾方法,海南大学环境与植物保护学院 邬国良Email wugoln126.Com,2,三环锡的5种剂型对Turticae的不同毒力作用(药剂有效成分浓度为0.148g/L，48h后的观察结果),* 落水率是指因驱避作用而从叶碟上跌落水皿中的螨数，以百分率计。 * 数字后的字母相同者表示差异不显著。,喷雾是最活跃的农药剂量转移方式,农药的主要使用方式是液体喷洒施药技术对农药生物效果的影响决定于：喷雾参数、环境因素、目标特性,沉积质量,喷雾参数：喷头的类型和大小、喷雾压力、喷头的空间状态（如离目标的高度、与垂直面的夹角等）、机器的行走速度等环境因素：风速、风向、温度、湿度等目标特性：目标形状、表面性质、密度等沉积质量：以上三方面因素综合作用形成的结果,Six elements of effective spraying,Surfactants,Without Surfactant,With Surfactant,Spray ajuvants,二氯吡啶酸,蒸馏水,amorphous无定形的,角质层,角质,果胶,纤维素,纤维素（cellulose）是由葡萄糖组成的大分子多糖，不溶于水及一般有机溶剂，是植物细胞壁的主要成分。,细胞膜,uptake摄取,吸收,1 农药雾滴雾化,将农药以雾滴的形式分散到大气中，使之形成雾状分散体系的过程称为雾化。农药雾滴雾化的实质是喷雾液体在喷雾机具提供的外力作用下克服自身的表面张力，实现比表面的大幅度扩增。,液体农药雾化成雾滴的方式,液力式雾化气力式雾化离心式雾化热力式雾化撞击式雾化,药液的雾化过程,外界对药液施加一定的能量使其克服表面张力并分散成为细小雾滴的过程。药液逐步展成薄的液膜，而后又延伸成为液丝，最后液丝与空气相互作用断裂，从而形成雾滴。影响液膜形成的因素有对药液的压力和药液的性质（如表面张力、浓度、粘度和周围空气的环境条件等）。展膜或药液拉丝时，压力或离心力越大则液膜越薄、液丝越细，形成的雾滴则越小。,Frozen Image of fast moving object,Source: ,1.1 液力雾化,液力式喷头是使药液在液力的推动下，通过一个小开口或孔口，使其具有足够的速率能量而扩散。通常先形成薄膜状，然后再扩散成不稳定的、大小不等的雾滴。,影响薄膜形成的因素有药液的压力、药液的性质，如药液的表面张力、浓度、粘度和周围的空气条件等。很小的压力（几十至几百千帕）就可使液体产生足够的速率以克服表面张力的收缩，并充分地扩大，形成雾体。,液体薄膜破裂成为雾滴的方式：周缘破裂、穿孔破裂和波浪式破裂。过程一样，即先由薄膜裂化成液丝，液丝再裂化成雾滴。穿孔破裂雾化的发生是由于液膜小孔的扩大，并在它们的边缘形成不稳定的液丝，最后断裂成雾滴。在周缘破裂雾化中表面张力使液膜边缘收缩成一个周缘，在低压力情况下，由周缘产生大雾滴。在高压情况下，周缘产生的液丝下落，就像离心式喷头喷出的液丝形成的雾滴一样。穿孔式液膜和周缘式液膜雾滴的形成都发生在液膜游离的边缘，而波浪式液膜的破裂则发生在整个液膜部分，即在液膜到达边缘之前就已经被撕裂开来。由于不规则的破裂，这种方式形成的雾滴大小非常不均匀，范围一般在10-1000 m之间。,图9-2穿孔破裂雾化 图9-3周缘破裂雾化,液力喷头的雾化,液力喷头雾化如图9-1(彩图一1)所示，喷嘴下方完整的薄膜结构即液膜区，而将液膜区下方的最后一层液丝定为雾化区的边界线。,1.2 离心雾化,离心雾化是在离心力的作用下，将均匀分布到雾化装置边缘的药液在一定的速度下（8 000-10 000 r/min）高速进行离心运动并在离心力的作用下飞离雾化装置边缘，然后经空气的摩擦与剪切作用分散成为均匀的细小雾滴的过程。离心雾化雾滴细、均匀，是低容量、超低容量与静电喷雾法经常采用的雾化方式。,1一药箱2一加药口3一计量器4一电机5一旋转圆盘 6一备用计量器 7一防护罩,离心喷头产生单个雾滴的直径的理论公式,d为雾滴直径m， k为常数，通常这一经验平均数为3. 67 ; 为角速度，r/s，D为转盘直径，mm; r为液体的表面张力，mN/m; 为液体密度，g/ cm3。,离心喷头的主要形式,转盘式、转杯式、转笼式以及转刷式等。最早设计的转盘边缘不带齿，1970年，“可控雾滴”理论的创始人Bals，设计了一种边缘带齿的转盘，实现了以减少克服表面张力所需的力而产生较小的雾滴；Bals在1976年发明了一种内表面带沟槽的转盘，给药液提供了一个均布流动的沟槽，使药液在到达转盘边缘之前先均匀分化成液丝，这种既有沟槽又有尖齿的转盘，产生的雾滴范围很窄即雾滴非常均匀，因此可供“可控雾滴”施药技术之用。,农用无人机转杯式离心喷头,拖拉机转杯式离心喷头,风助式转盘式喷头,转盘式离心喷头可以与风机结合使用，产生的雾滴大小的上限计算式：式中：d为雾滴的直径，m; v为气流速率，m/s; k为由雾滴大小范围决定的常数;r为液体的表面张力，mN/m;为气流密度，g/ cm3。,The Ulvamast sprayer has been used most widely for applying insecticides to control locusts and has become a replacement for the exhaust gas nozzle sprayer, and achieves a considerably narrower droplet size spectrum.The rotary atomiser, driven by a 12v electricmotor connected to the vehicle battery,1.3 气力雾化,利用风机产生的高速气流对药液的拉伸作用而使药液分散雾化，因为空气和药液都是流体，因此也称为气液两相流雾化法。这种雾化原理能产生细而均匀的雾滴，设施农业用的常温烟雾机大都是采用这种雾化原理。气液两相流喷头可为环境与工业应用设计，如特定环境中的降温加湿、粉剂药品及奶粉和其他工业化产品的喷雾干燥、喷涂油漆等。气液两相流喷头雾化方式可分为内混式和外混式两种。,Backpack sprayer attached with Spectrum 3010 nozzle,Harness Technologies Private Ltd (HTPL) brings you an engineering technology product to improve backpack blower performance for agriculture, nurseries, greenhouses and livestock applications. The product can also be used for vector control and outdoor area disinfection.Its first product Spectrum 3010 is an electrostatic nozzle which helps to improve the performance of several conventional backpack sprayers.This nozzle is the patented product of Spectrum Electrostatic Sprayers (SES) USA. It is manufactured and marketed by them under the “SPECTRUM” trademark (registered).Spectrum Electrostatic sprayers USA, established in 1987, is a global leader in electrostatic sprayers used in aerial, ground and backpack applications. Its website provides information about the company, electrostatic technology in agriculture, products and applications.HTPL, an Indian company, is marketing SPECTRUM 3010 nozzle, now made in India.,1.4 热力雾化,Thermal fogger,35,让液体在重力的作用下通过一个或多个小孔，同时用外力式喷雾装置产生震动，使液丝断裂成液滴，这种方式有时用于除草剂的喷洒。,1.5 撞击式雾化,各种液体和气流两相流雾化装置的工作原理,液体和气流两相流雾化装置1一顺流式喷头2一逆流式喷头3-蘑菇状喷头4-涡流式喷头5一反射喷头6,7-喷射式喷头,2 喷雾方法,化学农药有多种多样的喷施方法，由农药的结构是液体还是固体来决定喷施方法以及按喷施的对象杀虫还是防病决定喷施量。,喷雾技术的分类,2.1根据施药液量分类2.2根据雾化程度分类2.3根据喷雾方式分类2.4根据喷雾机具和所用动力分类,不同喷量下雾滴粒径与覆盖情况,相同喷量下不同大小雾滴的覆盖结构,2.1 根据施药液量分类,按喷施药液量的大小的喷雾分类方法,2.1.1高容量喷雾法,大容量喷雾法是指每公顷面积上喷施药液量（制剂与农药有效成分总和）在600 L以上的喷雾方法。在我国，这种方法是长期以来使用最普遍的喷雾法，因此也称为“常规喷雾法”或“传统喷雾法”。国际上的发展趋势是用低容量和超低容量喷雾法逐步取代常规喷雾法。常规喷雾法是采取液力式雾化原理，使用液力式雾化喷头。喷头是药液成雾的核心部件，为了获得不同的雾化效果以及雾头形状，以适应不同作物和病虫草害防治的特殊需要，国际标准委员会ISO/TC/SC 工作组将现有喷头分为标准的系列及其零配件，并规定以颜色代表型号，供广大用户选用。,45,通过对药液施加压力，使形成高压液流，再经过喷头中的狭小喷孔喷出，高速喷出的液流与静止的空气冲撞，碎成细小的雾滴。苗期作物化学除草剂土壤处理剂果树林木及枝叶繁茂的作物,三、喷雾方法的分类,优点目标性强穿透性好农药覆盖性好受环境因素影响较小缺点药液量多用水量大农药利用率低环境污染较大,喷雾压力与雾化质量,1喷雾压力对雾滴直径的影响2喷雾压力对喷头流量的影响3. 喷雾压力对喷头雾锥角的影响,药液量随喷雾压力的增大而增加。当压力增高时，喷雾角增大。,2.1.2低容量喷雾法,施药液量在每公顷（大田作物）50-200 L的喷洒法属于低容量喷雾法（目前，发达国家称之为常量喷雾法），雾滴体积中值中径值在100-200 m。每公顷施药液量为550 L的称为低容量喷雾法（LV)。每公顷施药液量5L的称为超低容量喷雾法（ULV)。这些方法的区分主要是为了适应不同农药、不同作物、作物的不同生长期及不同病虫草鼠害防治的需要。因为作物的冠层体积、植株形态、叶形等差别很大，而且随着植株不断长大而发生变化，所需药液量也必然发生很大变化，在制定使用技术标准时可作为参考。低容量和超低容量之间并不存在绝对的界线，其雾化细度也是相对于施药液量而提出的要求。,植保机械与施药技术,海纳百川 大道致远,51,低容量和很低容量喷雾法施药液量在每公顷50200L的喷洒法属于低容量喷雾法（LV），雾滴VMD值在100200m。每公顷施药液量为550L的称为很低容量喷雾法（VLV）。雾化细度取决于喷头和喷雾压力，喷片的孔径缩小为0.7mm以下，可进行低容量喷雾。 低容量喷雾作业时，雾滴较细，分布均匀，因而用作农药载体的水就能大大减少，每亩施液量比常量喷雾要少得多。但比常规喷雾防治病虫害的效果好，生产率也高。低容量喷雾时可利用风力把雾滴分散、飘移、穿透、沉积在靶标上，也可将喷头对准靶标直接喷雾。,三、喷雾方法的分类,2.1.3 超低容量喷雾法,每公顷施药液量（大田作物）少于5 L的喷雾法称为超低容量喷雾法（ULV),其雾滴VMD小于100 m。还有把施药液量小于每公顷0. 5 L的称为超超低容量喷雾法（UULV)。,4种方法：旋转离心分散法；高速气流分散法；高液压分散法；热能分散法。,超低容量喷雾油质小雾滴沉积性好、附着力强、渗透性好，残效期长，药效高。工效高、节省用药、防治及时、不用水、防治费用低，受风力、风向和上升气流等气象因子影响很大。,雾滴大小与沉积密度的关系,54,以微量的施液量，极细小的雾粒进行喷雾。技术要求比超低量喷雾作业更严格。飘移喷洒法， “雾滴覆盖”， “液膜覆盖”。雾滴尺寸在50-l00m 范围内的雾滴沉积覆盖密度已相当大。雾滴运动受气流的影响大。,三、喷雾方法的分类,2.1.4超超低容量喷雾技术,2.2 根据雾化程度分类,不同农药及施药量下的喷雾方法,2.3 根据喷雾方式分类, 漂移喷雾法 定向喷雾法 针对性喷雾法 置换喷雾法 静电喷雾法 循环喷雾法 精确喷雾,58,喷幅喷头高度 喷洒作业的行走路线和步速其他因子气流影响分布均匀性。视频,三、喷雾方法的分类,（1）针对性喷雾,59,利用风力把雾滴分散、飘移、穿透、沉积在靶标上的喷雾方法称为飘移喷雾法。每个工作幅宽内降落的雾滴是多个单程喷洒雾滴沉积累积的结果，所以飘移喷雾法又称飘移累积喷雾法。由于在一处有数次雾滴累积沉积，农药分布很均匀，这是该法的特点，也是优点。,三、喷雾方法的分类,（2） 飘移喷雾,60,采用背负式弥雾喷粉机进行的飘移喷洒喷量和射程影响农药的沉积分布性能。纵向的雾头交叠和横向的交叠。沿下风方向越远雾滴密度越小。飘移喷洒法对于使用技术标准化的要求高。超低量喷雾机在田间作业时也须采用飘移性喷雾法。,三、喷雾方法的分类,61,62,能将药液形成泡沫状雾流喷向靶标的喷雾方法叫做泡沫喷雾法。泡沫雾流扩散范围窄，雾滴不易漂移，对邻近的作物及环境的影响较小，适用于需要控制雾滴扩散范围的场合，如间作套种作物、除草剂的行间喷雾、庭院花卉以及室内消毒等场合的喷雾。,（3）泡沫喷雾法,63,（4）循环喷雾法,64,（5）静电喷雾法electrostatic spraying,通过特制的高压静电发生装置使药液在电场的作用下分散成为带电荷的直径非常均匀的雾滴的一种雾化方法。,65,这种方法也简称为控滴喷洒法。雾滴尺寸影响因素：药液的流速、药液的黏度会影响流速和流量、转速。,缺点必须依靠风力的吹送。ULV油剂。水基药液。,（6）可控雾滴喷洒法,66,（7）风送式喷雾法,利用气流辅助喷雾的方法。 雾化完成后再利用轴流风机产生的气流把雾滴吹送到靶标作物上。 利用气流进行雾化。,67,弥雾法采用气流做动力，通过特制的雾化部件把药液分散成极细雾滴，并能在空气中保持较长时间不挥发消失，这种施药方法称为弥雾法，此类施药器械统称为弥雾器或弥雾机（mistblower，或称为fog-generator）。,68, 热雾法 利用高沸点燃油所产生的高温废气，可以作为很强的动力使农药油剂迅速气化，脱离喷口后在冷空气中又迅速冷却而凝聚成极细的油雾，雾滴尺寸可细达110m，并含有一部分细于1m的超细油雾滴。,69,常温烟雾法,2.4根据喷雾机具和所用动力分类,手动喷雾法 机动背负气力式喷雾法大田喷杆喷雾法 手持电动圆盘喷雾法 果园喷雾法 飞机喷雾法,3 雾化的基本原理,液体雾化过程第一种是在液体上不加压力，让液体滴下，通过改变喷头孔径就可以改变雾滴的大小。第二种是在液面上加压，就得到不同大小的雾滴，再用气流将小的雾滴吹去，剩下大雾滴，这是在实验室内使用的另一种雾化方法一均匀雾滴发生器。第三种是再加大对液体的作用压力，直接得到小雾滴。在植保机械上，使用喷头形成雾滴的裂变过程都是先形成膜，然后得到长线，最后线再裂化形成雾滴。,雾滴雾化形成过程,(a）射流裂变过程I一带或不带气流II一裂变流III一雾化,（b）膜裂变过程1一液体层上面2一线状液体3一裂变的线状液,4 喷头的特性曲线和参数,雾化特性主要是指大雾滴和小雾滴数量的比例。因为不同大小的雾滴其效率不一样，此外还有横向分布、喷药量、压力对喷雾的影响，喷头结构本身的影响以及不同性质液体的影响等等。在喷雾作业过程中，喷头在一定的压力下将药液雾化可以得到大小不同的雾滴，不同大小雾滴的百分率称为频率。,Droplet size spectra of variable cone nozzles,74,雾滴粒径(droplet size)（1）雾滴分布(droplet distribution) 在一次喷雾中,雾滴群的粒径范围及其分布状况称为雾滴分布,也称做雾滴谱(droplet spectrum)。雾滴分布匀度,R=NMD/VMD。,75,（2）雾滴粒径(droplet size)雾滴粒径是衡量药液雾化程度和比较各类喷头雾化质量的主要指标。雾滴尺寸的范围和分布在概率坐标纸上绘出数据。在纵坐标上绘出雾滴直径，横坐标是雾滴的数量或体积等变量中的一个累积百分数。,二、 雾滴的特征,Drop Size,DV0.5 is the Volume Median Diameter, which is also known as VMD or MVD.DV0.5 is a value where 50% of the total volume of liquid sprayed is made upof drops with diameters larger than the median value and 50% smaller thanthe median value.,Drop size refers to the size of the individual drops that comprise a nozzles spray pattern. Each spray pattern provides a range of drop sizes. This range is the drop size distribution. 影响雾滴尺寸的因素Many factors can affect drop size:liquid properties,nozzle capacity,spray pressure and spray angle.,77,不同喷嘴雾滴的比较,From standard nozzle,From Micronair Atomiser,雾滴粒径的表示方法。Important Droplet Statistics,VMD(50%),VD0.9(90%),VD0.1(10%),Operational Area,体积中值直径(volume median diameter,VMD)。 数量中值直径(number median diameter,NMD) 。NMD不能正确地反映大部分药液的粒径范围及其适用性,图9-9圆锥雾喷头特性曲线 图9-10扇形雾喷头特性曲线,Typical drop size distribution,5 喷头雾化雾滴的横向分布,喷头喷雾的横向分布指喷头向下喷雾、雾滴在靶标上的沉积分布情况，一般扇形喷头距离地面喷雾的标准高度为50 cm。,南农所动态喷洒综合性能试验车,用途：可作为多种施药技术及装备的试验平台，进行精准施药各项参数（工作压力、流量、雾滴尺寸、喷量、雾型等）的精确试验。,微机控制喷头精密喷洒试验台,用途：用于测量喷头的主要性能参数（压力、流量、雾量分布特性等）,以及喷头的组合性能参数。采用先进的压力、流量、液位等多种参数的传感技术、自动测量技术与计算机控制、处理技术，实现多参数精密同步测定功能。,5.1单个喷头喷雾的横向分布,a扇形雾喷头b旋转离心雾化装置c空心圆锥雾喷头d实心圆锥雾喷头,转离心雾化装置雾面分布的比较宽，同时旋转的方向对雾形的分布也有影响，如圆盘逆时针旋转，这时左边的喷雾量比右边大。空心圆锥雾是中心雾量小，而两边多。实心圆锥雾则是中心雾量大，而两边少。,5.2多个喷头排列喷雾的横向分布,如在喷杆上装有多个喷头联合喷雾（正常条件下，扇形雾喷头在喷杆上的安装间距为50 cm,喷头离靶标的喷雾高度为4060 cm)，则横向分布的情况就改变了，多个喷头联合喷雾下组合形成的横向分布叠加情况有菱形分布，梯形分布以及两种三角形分布。,防治剑麻粉蚧,双菱形有两次重叠，喷雾面重复越多，则喷杆晃动时对横向分布变化的影响就越小。,喷杆上多个喷头组合形成的横向分布 (a)菱形分布（(b）梯形分布（(c) , (d)三角形分布,喷杆倾斜和两组不同喷雾角的扇形雾喷头在总分布面上沉积的偏差,喷杆控制,药液沉积不均，出现药害,喷杆高度和稳定度的自动调节,5.3大面积植保作业时横向分布沉积的误差,拖拉机行驶中晃动，喷杆越长，影响其横向分布沉积不均匀的问题就越严重，但为了提高单位面积作业效率，采用长的喷杆喷雾是主要方法，目前世界上生产的大型喷杆式喷雾机的喷杆最长已达到62 m, 拖拉机在不平地面上行驶时，喷杆上、下（垂直）晃动和左、右（水平）晃动，它受行驶速度、地面状况及喷杆本身刚度的影响，其中对喷雾横向分布沉积有影响的主要是喷杆的垂直和水平晃动，其他因素影响则不太大。,THANKS FOR ATTENTION,漂亮梯田的背后，是农民原始的耕作，艰辛的生活五指山牙胡梯田，全人工雕琢，牛都用不了，更不用说机械化课件制作也是一样，请尊重老师的劳动成果，只将课件用于自己的学习，勿将课件在网上传播。,