ХАРАКТЕРИСТИКИ ДИСПЕРСНОСТИ ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ЩЕЛЕВОГО РАСПЫЛИТЕЛЯ ЖИДКОСТИ

Коваль З.М.

Кандидат технических наук, главный научный сотрудник, Новокубанский филиал ФГБНУ «Росинформагротех» (КубНИИТиМ), zinakoval@mail.ru

ХАРАКТЕРИСТИКИ ДИСПЕРСНОСТИ ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ЩЕЛЕВОГО РАСПЫЛИТЕЛЯ ЖИДКОСТИ

Аннотация

Результатами исследования дисперсности и размеров капель распыливаемой жидкости при различных давлениях и высотах расположения щелевого распылителя производства Lechler LU-02. АD-02 (пластиковый с керамической вставкой) при скорости его движения в составе разработанного стендового оборудования показано, что моделированием режимов функционирования распылителей возможен выбор рациональных технологий применения опрыскивающей техники в интересах защиты растений от сорняков, болезней и вредителей.

Ключевые слова: дисперсность, щелевой распылитель, давление жидкости, стендовое оборудование, моделирование

 

Koval Z.M.

PhD in Engineering, chief scientific officer of the Novokubansky branch FGBNU "Rosinformagrotekh" (KubNIITiM), zinakoval@mail.ru

CHARACTERISTICS DISPERSION OF AT MODELING SPEED OF THE MOVEMENT SLOTTED ATOMIZER OF LIQUID

Abstract

The results of the study of dispersion and the size of the spray drops of liquid at various pressures and the height atomizer slotted production Lechler LU-02, AD-02 (plastic with ceramic insert) for the speed of its movement as part of the developed stand equipment is shown that the modeling mode of functioning possible choice of rational technology of spray application for protection of plants from weeds, pests and diseases.

Keywords: dispersion, slotted atomizer, fluid pressure, stand equipment, modelling

Основным способом защиты вегетирующих сельскохозяйственных культур от болезней, вредителей и сорняков является опрыскивание – нанесение растворов пестицидов в жидко-капельном виде на объекты обработки с требуемой дисперсностью и густотой их покрытия (капель/см²) [1]. Получение таких данных в зависимости от давления жидкости в магистрали, высоты опрыскивания и скорости движения опрыскивателя в реальных условиях связано с большим объемом и трудоемкостью проведения работ.

Поэтому для моделирования реальных условий функционирования распылителя, как основного функционального узла опрыскивателя, было разработано стендовое оборудование, общий вид которого приведен на рисунке 1.

1 – ПК; 2 – пульт управления; 3 – каретка с распылителем; 4 – оптопарные датчики выключения двигателя, контроля скорости передвижения и остановки каретки; 5 – полочка для установки цифрового фотоаппарата; 6 - устройство для расположения объектов обработки; 7 – каркас с вертикальными стойками и горизонтальными направляющими; 8 – привод каретки 9– поддон; 10 -емкости для рабочей и промывочной жидкостей; 11 – емкость для сбора жидкости; 12 – насосные установки; 13 – датчики давления и расхода жидкости в нагнетательной коммуникации; 14 – кран- регулятор; 15 – гидросистема; 16 – сканер;

Рисунок 1 – Общий вид стендового оборудования для моделирования реальных условий функционирования распылителя

Каркас стенда (рисунок 1) представляет собой сборную конструкцию с вертикальными стойками и горизонтальными направляющими 7. Наклонная плоскость поддона 9 служит для стока капельной жидкости. Торцовые вертикальные стойки каркаса стенда 7 выполняют опорную и регулировочную функцию вертикального положения горизонтальных направляющих. На передней торцовой стойке закреплены автоматизированный пульт управления 2 с электронным секундомером, электродвигатель, привод каретки. На специальной площадке установлены емкости для рабочей и промывочной жидкостями 10. Боковые вертикальные стойки имеют прорези, в которых на различных высотах могут устанавливаться уголки с катушками и механизмом натяжения, параллельно располагаемых в горизонтальной плоскости струн для установки на них карточек перпендикулярно направлению движения распылителя на требуемом расстоянии друг от друга. На горизонтальных направляющих установлена каретка с установленными на ней распылителями 2. Подвижная каретка с обеих сторон оснащена флажками для перекрытия оптического излучения в оптопарах с целью определения скорости движения распылителя и остановки электродвигателя. Привод каретки осуществляется от электродвигателя через клиноременную и троссовоцепную передачи. На боковой поверхности рамы закреплены датчики для измерения давления и расхода жидкости 13 в нагнетательной коммуникации. В области стока жидкости из поддона установлена емкость для сбора жидкости 11. Автоматизированный пульт управления с электронным секундомером 2 предназначен для управления скоростью движения каретки с распылителем. Подача рабочей жидкости в распылитель через нагнетательную магистраль осуществляется насосными установками 12, а соответствующее давление и расход жидкости устанавливается с помощью крана – регулятора 14.

Электронные датчики давления и расхода жидкости 13 посредством электрических кабелей соединены с компьютером. Численные значения давления и расхода жидкости при испытании распылителей, соответствующие показаниям поверенного образцового манометра, с учетом данных калибровки датчиков регистрируются электронным устройством и специальной программой. Данные высвечиваются на мониторе и записываются в память компьютера.

Определение характеристик распыляемой жидкости осуществляется с применением следующих приборов, показанных на рисунке 2.

Рисунок 2 – Приборы и оборудование для определения характеристик распыляемой жидкости

Для измерения температуры рабочей жидкости использовался термометр сопротивления, а для определения пространственного расположения распылителя и объектов обработки (карточек) - уровень – угломер. Определение температуры, относительной влажности воздуха и атмосферного давления производилось термометром, психрометром и барометром-анероидом.

Исправность каждого сопла распылителя перед началом опытов оценивалась по фотографическим снимкам факелов распыляемой жидкости [2]. Фотографирование освещенного факела распыляемой жидкости, построение и измерение величин углов производилось с использованием цифрового фотоаппарата, компьютера и программного обеспечения. Фрагмент стендового оборудования (Рисунок 1) для фотографирования освещенного щелевого факела распыляемой жидкости показан на рисунке 3.

1 – цифровой фотоаппарат; 2 – осветители; 3 – экран; 4 – ПК; 5 – бесперебойник для ПК

Рисунок 3 – Фрагмент стендового оборудования для фотографирования распыляемой жидкости и определения углов факела ее распыла

Технологический процесс определения размера капель распыляемой жидкости как функции давления и расхода жидкости через сопла распылителей на стендовом оборудовании осуществлялся с учетом требований международного стандарта [1]. Улавливание капель распыляемой жидкости проводилось на учетные карточки, расположенные под распылителем. Карточки закреплялись на струнах на ширине 100 см и с интервалом их расположения 10 см симметрично оси факела распыла. Высота расположения распылителя над карточками составляла 400, 500, 600, 700 и 900 мм при давлениях распыляемой жидкости 0,10; 0,15; 0,20; 0,30; 0,40 и 0,60 МПа. Скорость движения распылителя составляла 7 км/ч.

Размер капель распыляемой жидкости с учетом коэффициента растекания определялся методом сканирования учетных карточек, с последующим расчетом медианно-массового диаметра мелких, средних и крупных капель, а также густоты покрытия каплями карточки с применением специальной программы RO-3. Коэффициент растекания капель определялся как отношение фактических размеров диаметров капель к диаметрам их отпечатков. Одинаковые размеры капель создавались пистолетом Чабанова с одновременным их улавливанием в чашки Петри с иммерсионной средой и на учетные карточки.

Показатели размеров капель и густоты их распределения (капель/см²) на учетных карточках, в зависимости от давления, расхода жидкости и высоты расположения сопел распылителей, приведены в таблице 1 и имеют следующие обозначения:

h – высота расположения распылителей над объектами обработки, мм;

  - средний массово-медианный диаметр мелких, средних и крупных капель соответственно, мкм;

 - степень неравномерности распределения средних капель на учетных карточках, %;

N_{мелк+средн} – количественная доля мелких и средних капель на учетных карточках, %;

N_ср – среднее количество капель на карточках по ширине их расположения, капель/см²;

 - среднее количество мелких и средних капель на карточках по ширине их расположения, капель/см²;

G_ж – расход жидкости через сопло распылителя, dм³/мин.

Степень неравномерности распределения капель различных размеров на учетных карточках δ, %; вычислялась по формуле (1)

,                                       (1)

где N_{max, min} – соответственно максимальное и минимальное число капель на карточках по ширине их расположения, капель/см².

Таблица 1 - Дисперсность капель на учетных карточках в зависимости от режимов работы пластикового с керамической вставкой сопла распылителя производства Lechler

Из приведенных в таблице 1 данных следует, что с увеличением давления жидкости от 0,1 до 0,6 МПа, средние значения числа мелких и средних капель, капель/см², на учетных карточках увеличивается от 17,8 до 162,0 капель/см², от 22,1 до 106,9 капель/см² и от 21,2 до 221,0 капель/см² при высотах расположения распылителя 500, 600 и 900 мм соответственно. При аналогичном увеличении давления жидкости медианно-массовый диаметр, например, средних капель уменьшается от 241,2 до 221,6 мкм, от 226,5 до 201,0 мкм и от 253,6 до 221,5 мкм. Доля мелких и средних капель для указанных давлений жидкости и высот расположения распылителя имеет тенденцию к увеличению от 49,1 % до 88,4 %, а неравномерность распределения, например, капель среднего размера при высотах расположения распылителя 500 и 900 мм, уменьшается с увеличением давления жидкости, а при высоте 700 мм - увеличивается.

Результаты испытаний и исследований размеров капель и плотности их осаждения на объектах обработки в зависимости от давления жидкости и высоты расположения над объектами обработки сопла распылителя производства Lechler LU-02 АD-02 (пластиковый с керамической вставкой) служат основанием к продолжению исследований по разработке методов и средств для моделирования режимов функционирования распылителей. Результаты таких исследований необходимы для выбора рациональных технологий применения опрыскивающей техники.

Литература

1. ГОСТ Р53053 – 2008. Машины для защиты растений. Опрыскиватели. Методы испытаний. [Текст]. – Введ. 2009–01–01. . –М.:ФГУП «Стандартинформ»., 2009. – 41 с.
2. Пат. на полезную модель 73162, МПК⁷ А 01 М 7/00 Устройство для фотографирования и измерения углов факела распыливаемой жидкости [Текст] / Киреев И.М., Коваль З.М.; заявитель и патентообладатель ФГНУ «РосНИИТиМ». – № 2007140660; заявл. 01.11.2007; опубл. 20.05.2008, Бюл. № 14. – 3 с.: ил.

References

1. GOST R53053 – 2008. Machines for plant protection. Sprayers. Test methods. Moscow, Standartinform Publ., 2009. 41 p.
2. Kireev I.M., Koval' Z.M Ustroystvo dlya fotografirovaniya i izmereniya uglov fakela raspylivaemoy zhidkosti [The device for photography and measurement of corners of torch spraying liquid]. Patent for useful model RF, no. 73162, 2008.