CC BY
3УДК. 631.352:634
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДУШНО-
ЖИДКОСТНОГО ПОТОКА, СОЗДАВАЕМОГО КАМЕРНЫМ ОПРЫСКИВАТЕЛЕМ ПРИ ХИМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЕ ВИНОГРАДНЫХ НАСАЖДЕНИЙ
Догода П. А., доктор сельскохозяйственных наук, профессор; Догода А. П., ассистент; Красовский В. В., ассистент; Академия биоресурсов и природопользования ФГАОУ ВО «КФУ имени В. И. Вернадского»
Повышение качества химической обработки виноградных насаждений зависит от густоты покрытия площади поверхности биологической массы куста, размеров капель осевшего раствора, расхода рабочей жидкости.
Ключевые слова: воздушно-жидкостный поток, турбулентное и ламинарное движение, пограничный слой, скорость, камера, распылитель.
INVESTIGATION OF THE AIRLIQUID FLOW CREATED BY A CHAMBER SPRAYER IN THE CHEMICAL PROTECTION OF VINE PLANTATIONS
Dogoda P. A., Doctor of Agricultural Science, Professor; Dogoda А. P., Assistant; Krasovskiy V. V., Assistant; Academy of Life and Environmental Sciences FSAEI HE «V. I. Vernadsky Crimean Federal University»
Improving the quality of chemical processing of vine plantations depends on the density ofcoverage of the surface area of the biological mass of the bush, the size of the droplets of the settling solution, and the flow rate of the working fluid.
Keywords: air-liquid flow, turbulent and laminar motion, boundary layer, velocity, chamber, nebulizer.
Введение. Развитие виноградарства связано с химической защитой виноградных насаждений от вредителей и болезней. В настоящее время химическая защита виноградных насаждений проводится в основном вентиляторными опрыскивателями, при работе которых потери рабочего раствора агрохимика-тов достигают до 50 % и более. Метод химической обработки виноградных растений в условно закрытой камере отвечает санитарно-гигиеническим требованиям, как в части создания безопасных условий работы обслуживающего персонала, так и существенного снижения выбросов агрохимикатов в окружающую среду, что позволит существенно сократить санитарную зону с 500 до 20 метров расположения виноградников от хозяйственных и жилых построек.
Цель исследования - исследование воздушно-жидкостного потока, в кроне куста при химической защите виноградных насаждений камерным опрыскивателем, определение коэффициента сопротивления осаждения раствора агрохи-миката на обрабатываемой поверхности.
97
Материал и методы исследований. Теоретические исследования проводились с использованием основных положений теоретической механики, теории турбулентности, методов дифференциального и интегрального исчисления; методики планирования и проведения многофакторных экспериментов; агротехническая, энергетическая, экономическая и экологическая оценка проводилась с использованием отраслевых стандартов; результаты исследований обрабатывались методами математической статистики с использованием ЭВМ.
Результаты обсуждение. Теоретических исследований технологического процесса обработки виноградных насаждений раствором агрохимикатов в закрытой камере (рис. 1), определены конструктивные и режимные параметры системы рециркуляции.
3 4 5 6 7 8 9 10 11
Рисунок 1. Технологическая схема камерного опрыскивателя
Технологический процесс опрыскивания виноградных насаждений осуществляется следующим образом. Рабочая жидкость из ёмкости (18) через заборный фильтр (13) мембранным насосом (12) подается к регулятору давления (8), контролируемым манометром (7) (рисунок 1). Далее через фильтр (6) рабочая жидкость подается на пульт управления (5) и в соответствующие коллекторы (2) с распылителями (3). В рабочей камере (1) вертикально расположены два рабочих коллектора с распылителями. Во время движения агрегата рабочая камера перемещается вдоль ряда кустов винограда.
Во время пребывания в камере (1) куст (4) подвергается обработке распыленной рабочей жидкостью. Остатки рабочей жидкости стекают по стенкам камеры в отстойник (17) и через эжектор (16) подаются на очистку в фильтр (11).
Вследствие хаотичного расположения листьев в пространстве главную роль в осаждении агрохимикатов на их поверхность играет турбулентность движения воздушного потока, возникающего в кроне куста.
В камере опрыскивателя создается воздушный поток, образуемый движением машины со скоростью У1. Скорость ветра не учитывается, так как камера
98
закрыта. Движение воздушного потока в камере при движении опрыскивателя с работающими форсунками показано на схеме (рис. 2).
Рисунок 2. Искривление факела струи при работе форсунки в камере при движении опрыскивателя: 1 - коллекторы с форсунками; 2 - границы струи; 3 - линии потока
Согласно теории гидроаэродинамики эмпирическое уравнение для формы оси струи, истекающий в боковой поток из круглого сопла форсунки:
где: х, у - координаты точек;
d - диаметр сопла форсунки;
а - угол между направлением оси сопла и направлением сносящего потока;
V2 V2
Чт = Р\ и Ч~а = Рг — скоростные напоры соответственно в сносящем потоке и начальном сечении сопла. В этих формулах V - скорость сносящего потока воздуха, V - скорость струи, р1 и р2 - плотности воздуха и жидкости.
Вследствие интенсивного перемешивания с воздухом сносящего потока на выходе из сопла образуется турбулентный слой. Чем больше скорость сносящего потока воздуха и начальный угол наклона струи, тем сильнее изгиб струи.
Реальная линия искривления оси струи жидкости из форсунок в сносящем потоке воздуха вычисляется по формуле (1) и показана на рисунке 3.
На графике видно, что в сносящем потоке форсунку следует устанавливать под углом к продольной оси камеры навстречу движению.
В связи с перемешиванием воздушного потока в кроне растения, внутри нее имеют место как ламинарный, так и турбулентный потоки.
При обтекании шероховатого листа жидкость, обладая определенной вязкостью, оседает на его поверхности, что характеризует область активного осаждения жидкости на поверхности биологической массы, а также определяет расход жидкости и качество обработки.
(1)
99
Таким образом, поверхность листа покрывается в основном турбулентным, пограничным и ламинарным слоем. Следовательно, величина полного сопротивления двух сторон листовой поверхности для активного оседания жидкостного раствора будет описываться равенством:
х = 2( т^х = 0,072-р-и25 (2)
/о
где I - длина листа, м; Ь - ширина листа, м; и - скорость струи, м/с.
Движение воздушно-жидкостного потока в кусте можно считать практически во всём пространстве турбулентным, с коэффициентом сопротивления 3,62 и ламинарным - 0,32. Полный коэффициент сопротивления (С^ ) характеризует количество жидкости, осевшей на площади поверхности биомассы:
Ск = 0,32 + 3,62 = 3,94 , (3)
Необходимое количество раствора жидкости, поступившего в камеру опрыскивателя, зависит от параметров коллектора, количества форсунок, их производительности и плотности покрытия поверхности листостебельной массы куста.
Количество форсунок (п) на коллекторе зависит от нормы расхода жидкости (<2, л/га) и их производительности (д, л/мин) (рисунок 4).
25
100
Оптимальное расстояние между форсунками на коллекторе (1ф ) зависит от диаметра факела (d) и расстояния до объекта обработки (кроны куста) (l ), равного 0,2 м. В соответствии с технической характеристикой центробежных форсунок, диаметр факела на этом расстоянии dф = 0,25 м, а расстояние до оси куста - 0,3...0,35 м.
Длина коллектора определяется по формуле:
L = d, • n , м. (4)
кол ф 7 V /
Длина камеры (LKaJ должна быть равна длине коллектора, а высота её зависит от высоты куста и шпалерных опор.
Общее количество жидкости, обеспечивающее необходимую плотность покрытия биологической массы виноградных насаждений, определяется по предлагаемой автором формуле:
Q = 0,523 • d,3 • N • S • C , (5)
^ 7 к к.пр7 v '
где dK - диаметр капли d, мкм;
N - плотность покрытия, шт/см2;
S - площадь биологической вегетативной массы, м2/га;
С_к - коэффициент сопротивления движению куста.
Общий баланс расхода рабочего раствора, поступившего в камеру, определяется по формуле:
Qo6 = Qo + Qy + Qn , ^ (6)
где Qy - количество уловленного раствора в отстойниках камеры, л;
Qn - потери раствора на почву, л;
Qo - осевший раствор на кустах, л.
Выводы. По результатам исследования определен коэффициент сопротивления, характеризующий область активного осаждения раствора агрохимиката на поверхности виноградного куста. Теоретически обосновано определение общего количества раствора обеспечивающее необходимую плотность покрытия поверхности биологической массы виноградных насаждений.
Список использованных источников: References:
1. Прандтль Л. Гидродинамика - 1. Prandtl L. Hydrodynamics - pub-издательство иностранной литерату- lishing house of foreign literature, 195 -ры, 195 - 575 с. 575 p.
2. Повх И. Л. Аэродинамика, 1., 2. Povkh I. L. Aerodynamics, 1., ЛПИ. 1962, 127 с. LPI. 1962, 127 p.
3. Вигодский М. Я. Справочник 3. Vigodsky M. Ya. Reference book по высшей математике. - М.: Наука, on higher mathematics. - M.: Science, 1965. - 872 с. 1965. - 872 p.
4. Догода А. П. Теоретичш пере- 4. Dogoda A. P. Theoretical over-думови до обгрунтування параметрiв haul to the parameterization of the насосно! установки камерного обпри- pump installation of the chamber spra-
101
скувача для повернення неосадженно! рщини для повторного И використання HayKOBi працi Пiвденного фшалу На-цiонaльного Ушверситету бiоресyрсiв i природокористування Укра!ни «Крим-ський агротехнолопчний ушверси-тет». Технiчнi науки. - Омферополь, 2011. - Вип. 135. - С. 132 - 139.
Сведения об авторах:
Догода Петр Ануфриевич - доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры технических систем в агробизнесес Академии биоресурсов и природопользования ФГАОУ ВО «КФУ имени В. И. Вернадского», e-mail: petr.dogoda@mail.ru, 295492, п. Аграрное, Академия биоресурсов и природопользования ФГАОУ ВО «КФУ имени В. И. Вернадского».
Догода Александр Петрович - ассистент кафедры технических систем в агробизнесе Академии биоресурсов и природопользования ФГАОУ ВО «КФУ имени В. И. Вернадского», e-mail: vitaliy-krasovskiy@mail.ru, 295492, п. Аграрное, Академия биоресурсов и природопользования ФГАОУ ВО «КФУ имени В. И. Вернадского».
Красовский Виталий Викторович -ассистент кафедры общетехнических дисциплин Академии биоресурсов и природопользования ФГАОУ ВО «КФУ имени В. И. Вернадского», e-mail: vitaliy-krasovskiy@mail.ru, 295492, п. Аграрное, Академия биоресурсов и природопользования ФГАОУ ВО «КФУ имени В. И. Вернадского».
yer for the settlement of the unsettled ridini for the re-enactment of the National Science and Technology Institute of the National University of Ukraine and Nature Conservation of Ukraine «KATU». Technical sciences. - Simferopol, 2011. - №. 135. - P. 132-139.
Information about the authors:
Dogoda Peter Anufrievich - Doctor of Agricultural Sciences, Professor, of the Academy of Life and Environmental Science for scientific work of Academy of Life and Environmental Sciences FSAEI HE «V. I. Vernadsky Crimean Federal University, e-mail: petr.dogoda@mail.ru, Academy of Life and Environmental Sciences FSAEI HE «V. I. Vernadsky Crimean Federal University» 295492, Republic of Crimea, Simferopol, Agrarnoe.
Dogoda Alexander Petrovich -Assistant of the department of agricultural machinery technical systems in agribusiness Academy of Life and Environmental Sciences FSAEI HE «V. I. Vernadsky Crimean Federal University» e-mail: vitaliy-krasovskiy@mail.ru, Academy of Life and Environmental Sciences FSAEI HE «V. I. Vernadsky Crimean Federal University» 295492, Republic of Crimea, Simferopol, Agrarnoe.
Krasovskiy Vitaliy Viktorovich -Assistant of the department of General Technical Disciplines Academy of Life and Environmental Sciences FSAEI HE «V. I. Vernadsky Crimean Federal Uni-versity» e-mail: vitaliy-krasovskiy@mail. ru, Academy of Life and Environmental Sciences FSAEI HE «V. I. Vernadsky Crimean Federal University» 295492, Republic of Crimea, Simferopol, Agrarnoe.
102
