CC BY
42
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
УДК 632.934.1
П.Л. Лекомцев, доктор техн. наук
Ижевская государственная сельскохозяйственная академия
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОСАЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРОАЭРОЗОЛЯ НА РАСТЕНИЯХ
Мероприятия по защите растений в закрытом грунте в большинстве случаев включают обработку растений препаратами в аэрозольной форме. В отличие от традиционных методов опрыскивания распыление растворов химических препаратов с последующей зарядкой в электрическом поле имеет ряд преимуществ: выравнивается осаждение препаратов на растения, происходит обработка как внешней, так и внутренней стороны листьев, уменьшается время и трудоемкость обработок, сокращается расход препаратов.
Эффективность обработки определяется степенью осаждения капель электроаэрозоля на растения и глубиной проникновения электроаэрозоля в растительный слой.
Закономерности рассеяния электроаэрозолей в растительности очень сложны, так как структура самой растительности влияет на конфигурацию электрического поля. Кроме того, процесс осаждения электроаэрозольных капель зависит от скорости потока и характера ее движения, начальной концентрации электроаэрозоля, микрошероховатости поверхности растений и т. д.
Теоретическое решение данной задачи возможно при введении ряда упрощающих положений: концентрация электроаэрозоля равномерна, движется электроаэрозоль через однородный растительный слой с постоянной скоростью; коэффициент захвата всех листьев одинаков, площадь их проекции на плоскость, перпендикулярную движению электроаэрозоля, постоянна.
При обработке растений в закрытом грунте генераторы электроаэрозоля целесообразно устанавливать над растительным слоем. Это обеспечит более широкий охват растений электроаэрозольным облаком.
При входе в растительный слой концентрация электроаэрозоля в зависимости от глубины проникновения х убывает по закону [1]: йп
йх
= -еБх,
(1)
где е — коэффициент захвата капель аэрозоля; 5 — удельная площадь поверхности листьев, м2/м3; х — глубина проникновения электроаэрозоля в растительный слой, м.
Интегрируя (1) при начальных условиях И = 0, п = п0, получим
п = п0ехр (-еБх). (2)
Коэффициент захвата е при инерционном движении частиц является функцией критерия Сток-са [2];
Бгк =
2риг2
9ПВ/
(3)
Теоретически коэффициент захвата вычислен для ряда простых геометрических тел. Для случая осаждения капель аэрозоля на плоских дисках, моделирующих лист растения, получена эмпирическая формула [3].
Таким образом,
Б1к3
е =
Б1к3 + 0,77Б1к2 + 0,22'
(4)
Коэффициент захвата капель электроаэрозоля существенно зависит от напряжения зарядки на генераторе. При отсутствии зарядки даже на высоких расходах жидкости коэффициент захвата не превышает 0,54. Это приводит к большим потерям препарата при обработке растений. С увеличением напряжения коэффициент захвата повышается до 0,9. Причем на напряжениях 2 и 3 кВ коэффициент захвата слабо зависит от расхода жидкости и составляет около 0,8.
Удельную массу капель электроаэрозоля, осевших на растения, определяют по выражению
где
мр = п^к Рж uеtp, время работы генератора, с.
(5)
20 15 10 5
2
1 2 3
= = 5
8 Qж, мл/с
Рис. 1. Зависимость плотности осаждения электроаэрозоля от расхода жидкости Ож при разных напряжениях и и глубине проникновения х:
1 — и = 1 кВ; 2 — и = 2 кВ; 3 — и = 3 кВ
т , г
р'
Техника и технологии агропромышленного комплекса
80 60 40 20
2 кВ 0 кВ
,3
2
Т--
0,5
1,0
1,5
Рис. 2. Зависимость плотности осаждения электроаэрозоля от глубины проникновения х при разных напряжениях и и расходах жидкости Qж:
1 — Ож = 1,00 мл/с; 2 — Ож = 4,00 мл/с;
3 — Ож = 9,00 мл/с
Результаты расчетов для ?р = 180 с представлены на рис. 1 и 2. Наибольшее количество электроаэрозоля осаждается при повышенных расходах и напряжениях зарядки (см. рис. 1). Связано это с высоким коэффициентом захвата электроаэрозоля растениями. При малых напряжениях заряд-
ки электроаэрозоль проходит сквозь растительный слой, практически не осаждаясь.
Для равномерной обработки растений на всю глубину проникновения электроаэрозоля целесообразно использовать напряжение зарядки не более 2 кВ. Более высокие напряжения зарядки приводят к интенсивному осаждению электроаэрозоля на малой глубине проникновения (см. рис. 2), препятствуя ее движению сквозь растительный слой.
Таким образом, можно утверждать, что использование электроаэрозолей позволяет в широких пределах регулировать глубину проникновения электроаэрозоля и плотность его осаждения на растительных элементах, при этом существенно повышается эффективность обработки растений, уменьшаются потери препаратов.
Список литературы
1. Анкилов А.Н. Эффективность захвата аэрозольных частиц растительными элементами. — Новосибирск: ИТПМ СО АН СССР, 1980. — 14 с.
2. Дунский В.Ф., Никитин Н.В., Соколов М.С. Монодисперсные аэрозоли. — М.: Наука, 1973. — 192 с.
3. Фукс Н.А. Механика аэрозолей. — М.: Изд-во академии наук СССР, 1955. — 352 с.
т , г
р'
х, м
УДК 502/504:631.347
А.С. Апатенко, канд. техн. наук
Московский государственный университет природообустройства
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА МЕЛИОРАЦИИ ЗЕМЕЛЬ
Обеспечение продовольственной безопасности связано с технической оснащенностью сельскохозяйственных товаропроизводителей сельскохозяйственными машинами и оборудованием. Именно машинно-технологический комплекс сельского хозяйства как инновационная база аграрного производства является важнейшей производственной системой, которая обеспечивает объемы, качество и экономические характеристики конечной сельскохозяйственной продукции. Однако решение стратегических задач по продовольственной безопасности ограничено наличием в отечественном сельском хозяйстве системной проблемы — низким уровнем машинно-технологического потенциала отрасли. Эта сфера (технологии, техники) более чем на 60 % формирует уровень себестоимости сельскохозяйственной продукции и как следствие ее конкурентоспособность [1].
В настоящее время дефицит продуктов отечественного производства составляет по мясу более 40 %, молоку — свыше 20 %, рису-крупе — 56 %,
овощам — 24 %. По экспертным заключениям ведущих ученых и практиков страны решение проблемы обеспечения продовольственной безопасности невозможно без восстановления и развития мелио-ративно-водохозяйственного комплекса и гарантированного производства на мелиорированных землях сельскохозяйственной продукции.
Поэтому мелиорация земель имеет важное значение в развитии сельскохозяйственного производства, повышении его устойчивости и эффективности. Мелиорированные земли — это особо ценная категория преобразованных земель сельскохозяйственного назначения, в которые вложены значительные финансовые средства и материальные ресурсы, требующих постоянной заботы и внимания [2].
В пользовании сельскохозяйственных товаропроизводителей имеется 9,1 млн га мелиорированных земель, в том числе 4,3 млн га орошаемых и 4,8 млн га осушенных с общей балансовой стоимостью систем всех форм собственности более 340 млрд р. (табл. 1).
