1.3磁化除草劑溶液霧(wu)滴粒徑試驗(yan)設計(ji)

噴施(shi)壓(ya)力是影響噴霧(wu)霧(wu)滴粒(li)徑(jing)的(de)關鍵因素，試(shi)驗中通過手動調整隔膜泵調壓(ya)螺絲，設(she)定(ding)噴施(shi)壓(ya)力為0.3 MPa，使(shi)用穩(wen)壓(ya)電(dian)源供給隔膜泵穩(wen)定(ding)的(de)12 V額定(ding)工作電(dian)壓(ya)，確保(bao)所有(you)試(shi)驗組(zu)噴施(shi)壓(ya)力一致；扇(shan)形噴面不同位置(zhi)的(de)霧(wu)滴粒(li)徑(jing)也有(you)較大差別，所有(you)試(shi)驗組(zu)霧(wu)滴粒(li)徑(jing)測試(shi)點設(she)定(ding)為扇(shan)形噴面對(dui)稱中心線上距離噴頭40 cm處(chu)。試(shi)驗環境溫度(du)保(bao)持為26℃，噴施(shi)系統管(guan)長(磁極(ji)至霧(wu)化噴頭水(shui)管(guan)長度(du))設(she)為1 m，按照除草劑與自來水(shui)1∶300的(de)體積比配置(zhi)試(shi)驗溶液(ye)。

由于靜(jing)(jing)態磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)(hua)單(dan)次(ci)最多(duo)磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)(hua)50 mL溶(rong)(rong)(rong)液(ye)，而單(dan)次(ci)噴霧(wu)霧(wu)滴(di)(di)粒(li)徑測試(shi)(shi)(shi)過程使用(yong)溶(rong)(rong)(rong)液(ye)量為(wei)(wei)1 L左右，因此(ci)，所(suo)有(you)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)組(zu)使用(yong)的(de)溶(rong)(rong)(rong)液(ye)均參(can)照常(chang)規(gui)方(fang)式以一定流速通過磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)進(jin)(jin)行(xing)(xing)磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)(hua)。為(wei)(wei)增(zeng)(zeng)加磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)(hua)效(xiao)果，使用(yong)多(duo)排管和循(xun)環(huan)磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)(hua)方(fang)式對(dui)(dui)溶(rong)(rong)(rong)液(ye)進(jin)(jin)行(xing)(xing)增(zeng)(zeng)效(xiao)磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)(hua)，為(wei)(wei)避免霧(wu)滴(di)(di)粒(li)徑測試(shi)(shi)(shi)過程中出現溶(rong)(rong)(rong)液(ye)量不足的(de)現象，設(she)定單(dan)次(ci)循(xun)環(huan)磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)(hua)溶(rong)(rong)(rong)液(ye)量為(wei)(wei)3 L，增(zeng)(zeng)效(xiao)磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)(hua)裝置(zhi)如圖(tu)3所(suo)示(shi)。磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)(hua)除草劑霧(wu)滴(di)(di)粒(li)徑試(shi)(shi)(shi)驗(yan)設(she)計同表(biao)1，循(xun)環(huan)磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)(hua)時長與靜(jing)(jing)態磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)(hua)時長對(dui)(dui)應一致(zhi)，對(dui)(dui)照組(zu)與試(shi)(shi)(shi)驗(yan)組(zu)共48組(zu)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)。處(chu)理(li)(li)1不進(jin)(jin)行(xing)(xing)磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)(hua)處(chu)理(li)(li)，用(yong)霧(wu)滴(di)(di)粒(li)徑儀重(zhong)復測3次(ci)取平均值，為(wei)(wei)122.47μm，當作對(dui)(dui)照值，試(shi)(shi)(shi)驗(yan)中以體積中值直(zhi)徑(Volume median diameter，VMD)表(biao)示(shi)霧(wu)滴(di)(di)直(zhi)徑。處(chu)理(li)(li)2設(she)置(zhi)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)強度為(wei)(wei)50 mT，循(xun)環(huan)磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)(hua)完(wan)畢后立即用(yong)激(ji)光粒(li)度儀測磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)(hua)后溶(rong)(rong)(rong)液(ye)噴霧(wu)霧(wu)滴(di)(di)粒(li)徑并記錄數據(ju)。之(zhi)后每個處(chu)理(li)(li)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)強度遞(di)增(zeng)(zeng)50 mT，操(cao)作步驟(zou)參(can)照處(chu)理(li)(li)2進(jin)(jin)行(xing)(xing)。磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)(hua)溶(rong)(rong)(rong)液(ye)霧(wu)滴(di)(di)粒(li)徑測試(shi)(shi)(shi)系(xi)統如圖(tu)4所(suo)示(shi)。

圖3增效磁化裝置

圖4磁化(hua)溶液(ye)霧滴粒徑測試(shi)系(xi)統(tong)

2結果與分析

2.1磁化除草劑溶液表面(mian)張力(li)

為(wei)(wei)了(le)直觀地分析磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)強度和(he)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)時(shi)(shi)長(chang)2個因(yin)素共同作用對除(chu)(chu)草劑溶液(ye)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)的(de)影響規(gui)律(lv)(lv)(lv)，建立(li)以磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)強度和(he)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)時(shi)(shi)長(chang)為(wei)(wei)自變量、以溶液(ye)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)為(wei)(wei)因(yin)變量的(de)二(er)元函數，使用OriginPro 2018繪制磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)強度和(he)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)時(shi)(shi)長(chang)對表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)影響規(gui)律(lv)(lv)(lv)的(de)空間(jian)(jian)曲(qu)(qu)面(mian)(mian)(mian)分布(bu)(bu)圖(圖5)。由(you)圖5可以看出，磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)強度和(he)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)時(shi)(shi)長(chang)對溶液(ye)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)影響規(gui)律(lv)(lv)(lv)的(de)空間(jian)(jian)曲(qu)(qu)面(mian)(mian)(mian)分布(bu)(bu)圖呈(cheng)峰值為(wei)(wei)負值的(de)高斯空間(jian)(jian)分布(bu)(bu)規(gui)律(lv)(lv)(lv)，即空心圓錐面(mian)(mian)(mian)分布(bu)(bu)，這(zhe)說(shuo)明并不(bu)是磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)強度越(yue)大或者磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)時(shi)(shi)間(jian)(jian)越(yue)長(chang)，除(chu)(chu)草劑溶液(ye)的(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)就越(yue)小(xiao)，而(er)是存在處理(li)效(xiao)果最(zui)佳的(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)強度和(he)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)時(shi)(shi)長(chang)。磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)除(chu)(chu)草劑溶液(ye)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)試(shi)驗結果見表(biao)(biao)2。當磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)強度為(wei)(wei)350 mT、磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)時(shi)(shi)長(chang)為(wei)(wei)15.0 min時(shi)(shi)，除(chu)(chu)草劑溶液(ye)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)值最(zui)小(xiao)，為(wei)(wei)54.0 mN/m，下降14.96%，磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)效(xiao)果最(zui)佳。

表2磁化(hua)除草劑(ji)溶液表面張力試驗結果

圖5磁化除草劑溶液表面張力圖

2.2磁化(hua)除草劑溶液表面張力(li)擬合(he)

為(wei)了進一步分析并預(yu)測試驗(yan)中未涉(she)及(ji)到的(de)磁(ci)(ci)(ci)場強度(du)(du)和磁(ci)(ci)(ci)化(hua)時(shi)長(chang)對除(chu)草劑溶液(ye)表(biao)面(mian)張(zhang)力(li)的(de)影響，以及(ji)給(gei)出(chu)符合描述表(biao)面(mian)張(zhang)力(li)隨磁(ci)(ci)(ci)場強度(du)(du)和磁(ci)(ci)(ci)化(hua)時(shi)長(chang)變化(hua)的(de)函數關系，使用OriginPro 2018非線性曲(qu)面(mian)擬合功能分別對磁(ci)(ci)(ci)化(hua)除(chu)草劑溶液(ye)表(biao)面(mian)張(zhang)力(li)數據(ju)進行最小二乘(cheng)法多(duo)項(xiang)式(shi)擬合、高斯擬合和洛倫茲擬合，函數關系式(shi)分別為(wei)公式(shi)(1)(2)(3)。

式中，z表(biao)(biao)示(shi)(shi)溶液表(biao)(biao)面張力(li)，z0表(biao)(biao)示(shi)(shi)零點偏移量，x表(biao)(biao)示(shi)(shi)磁場強度，y表(biao)(biao)示(shi)(shi)磁化(hua)時(shi)長(chang)，A1~A5分別為x~x5的(de)系(xi)數，B1~B5分別為y~y5的(de)系(xi)數。

式中(zhong)，A表示(shi)模(mo)型峰(feng)值高(gao)度，xc與yc表示(shi)模(mo)型峰(feng)中(zhong)心(xin)位置，w1與w2表示(shi)模(mo)型峰(feng)寬度。

多項式(shi)擬合(he)模型(xing)(xing)的(de)參(can)數(shu)(shu)(平均值±標(biao)準誤)如下所示：z0=116.16±43.94，A1=?0.23±0.10，A2=0.002±0.001，A3=(?1.19±0.45)×10?5，A4=(2.25±0.88)×10?8，A5=(?1.91±0.64)×10?11，B1=?19.950 0±19.724 9，B2=3.22±3.21，B3=?0.24±0.24，B4=0.009±0.008，B5=(?1.22±1.30)×10?4。表(biao)(biao)3為(wei)高斯擬合(he)模型(xing)(xing)和洛倫茲擬合(he)模型(xing)(xing)參(can)數(shu)(shu)，表(biao)(biao)4為(wei)溶(rong)液表(biao)(biao)面張力3種擬合(he)曲線的(de)統計量。由表(biao)(biao)4可以看出，3種擬合(he)方(fang)式(shi)的(de)決定系數(shu)(shu)(R2)均大于0.79，調整(zheng)后(hou)R2(Adjusted R2)均大于0.73，這說明擬合(he)函數(shu)(shu)有(you)意義，且(qie)均方(fang)根誤差(Root mean square error，RMSE)都小(xiao)于1.5。3種擬合(he)模型(xing)(xing)均能夠描述(shu)磁場強(qiang)度和磁化時長對除草劑溶(rong)液表(biao)(biao)面張力的(de)影(ying)響，但相比較于其(qi)他(ta)2種擬合(he)方(fang)式(shi)，洛倫茲擬合(he)R2為(wei)0.816 4，調整(zheng)后(hou)R2為(wei)0.794 0，兩者均大于其(qi)他(ta)2種擬合(he)方(fang)式(shi)，R2與調整(zheng)后(hou)R2越(yue)(yue)(yue)大，說明擬合(he)效果(guo)越(yue)(yue)(yue)好(hao)；RMSE為(wei)1.105 9，均小(xiao)于其(qi)他(ta)2種擬合(he)方(fang)式(shi)，RMSE越(yue)(yue)(yue)小(xiao)，說明預測模型(xing)(xing)描述(shu)試(shi)驗數(shu)(shu)據越(yue)(yue)(yue)精確(que)。

結合觀(guan)測3種擬合模型(xing)(xing)的曲面(mian)圖，得出洛(luo)倫茲擬合模型(xing)(xing)最優(圖6)。除(chu)草劑溶液表(biao)面(mian)張力與磁場強度和磁化時長的關系式(shi)見(jian)公(gong)式(shi)(4)，為研究磁化作用對除(chu)草劑溶液表(biao)面(mian)張力的影(ying)響提供理(li)論參(can)考。