CC BY
18
^ АГРОТЕХНИКА
УДК 631.348.45
И.М. Киреев, д-р техн. наук, зав. лабораторией
З.М. Коваль, канд. техн. наук, главный научный сотрудник
Новокубанский филиал ФГБНУ «Росинформагротех» (КубНИИТиМ) М.В Данилов, канд.техн.наук, зав. кафедрой процессов и машин в агробизнесе
ФГБОУ ВО «Ставропольский ГАУ»
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ КАПЕЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ МЕЖДУ РАСПЫЛИТЕЛЯМИ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИИ ОПРЫСКИВАНИЯ РАСТЕНИЙ
Одним из условий опрыскивания растений растворами химикатов является равномерное распределение рабочей жидкости по ширине опрыскивания распылителями штанговых опрыскивателей объектов и обеспечение требуемого размера капель рас-пыливаемой жидкости [1]. Распределение рабочей жидкости по ширине опрыскивания должно соответствовать европейским стандартам с допустимыми отклонениями в пределах (± 5%).
Отклонение распределения рабочей жидкости от европейских стандартов снижает качество действия химиката на урожай [2] и приводит к снижению урожайности из-за недостаточного контроля сорняков в зоне «недовнесения» и возможной токсичности, и как следствие, к снижению урожайности в зоне «передозировки».
В технологическом процессе опрыскивания растений на факел распыливаемой жидкости воздействует сопротивление встречного воздушного потока, которое невозможно учесть в реальных условиях, что и является проблемой. Поэтому выбор рациональных машинных технологий опрыскивания растений при их защите должен осуществляться по результатам моделировании рабочего технологического процесса.
Для определения характера распределения распыляемой жидкости по ширине факела распыла в корпусе стендового оборудования применены желобки с мерными стаканчиками. Полидисперсное классовое распределение капель факела распыла было разработано специальное стендовое оборудование (рис. 1) [3 - 8].
Получение показателей опрыскивания с применением предложенного конструктивного решения стенда достигается тем, что воздействие воздушного потока на факел распыляемой жидкости осуществляется так, как это происходит при движении опрыскивателя в реальных условиях: когда непродуваемая основная часть факела распыляемой жидкости испытывает сопротивление воздуха. В результате возникающих давлений во фронтальной и разрежения в кормовой областях факела распыляемой жидкости происходит изменение дисперсного состава в процессе коагуляции капель, который зависит от скоростного воздушного потока, равного скорости движения опрыскивателя, и обеспечивается в области распыляемой жидкости при работе стендового оборудования.
Для определения характера распределения распыляемой жидкости по ширине факела распыла в корпусе стендового оборудования применены желобки с мерными стаканчиками. Полидисперсное классовое распределение капель факела распыла по направлению действия воздушного потока определяется их осаждением в желобки, расположенные перпендикулярно направлению действия воздушного потока с последующим сбором образуемой жидкости в мерные стаканчики (рис.1).
При моделировании технологического процесса опрыскивания распределение жидкости между распылителями иллюстрируется данными рис. 2.
Рис. 1. Полидисперсное классовое распределение капель факела распыла по направлению действия воздушного потока, их осаждение в желобки, расположенные перпендикулярно направлению действия воздушного потока с последующим сбором образуемой жидкости в мерные стаканчики.
Рис. 2. Количество капельной жидкости в мерных стаканчиках, собранной из желобков, мл/с, расположенных между двумя распылителями (тип сопла 02 код цвета желтый) при моделировании технологии опрыскивания воздействием воздушного потока на факелы распыла жидкости, равным скорости передвижения распылителя в составе опрыскивателя.
№4 май 2019
Из данных рис. 2 следует, что воздействие воздушного потока на факелы распыленной жидкости нормально к их оси приводит к ее распределению. Так, при давлении жидкости в 2 атмосферы перед соплами распылителей, скорости воздушного потока 3,72 м/с (скорости движения опрыскивателя 13,4 км/час) отличие количества капельной жидкости между распылителями находится в пределах от 0,433 мл/с до 0,667мл/с (от 0,233 мм3/см2 до 0,359 мм3/см2 - средних значений на расстоянии 372 см). Отклонения расхода жидкости от среднего между распылителями составляет (+/-21 %), что в четыре раза превышает норму.
Между распылителями изменяются и медианно-массовые диаметры капель, мкм, являющиеся основным критерием опрыскивания [1], определяемым по выражениюМ^^ = 985^/0, мкм, и характеризуемым, в каких каплях сосредоточена половина массы осаждаемой жидкости, где 2 - количество жидкости, мм3.
Медианно-массовые диаметры капель, мкм, между распылителями при моделировании технологического процесса иллюстрируются данными на рис. 3.
Рис. 3. Средние значения медианно-массовых диаметров капель, мкм, капельной жидкости на площади 1860 см2 каждого желобка, расположенных между двумя распылителями (тип 02 код цвета желтый) при моделировании технологии опрыскивания воздействием воздушного потока на факелы распыла жидкости, равным скорости передвижения распылителя в составе опрыскивателя.
Из данных рис. 3 следует, что при давлении жидкости перед соплами распылителей 2 атмосферы, скорости воздушного потока 3,72 м/с (скорости движения опрыскивателя 13,4 км/час) медианно-массовые диаметры капель, мкм, по ширине между распылителями при моделировании технологии опрыскивания изменяются от 606 мкм до 700 мкм (отличие составляет 13,43 %).
Распределение жидкости между распылителями при моделировании технологии опрыскивания воздействием воздушного потока на факелы распыла жидкости со скоростью 2,7 м/с, равным скорости передвижения распылителя (тип сопла 03 код цвета синий) 9,72 км/ч, в составе опрыскивателя и давлении жидкости 4 атмосферы иллюстрируется на примере данных рис. 4.
Из данных рис. 4 следует, что воздействие на факелы распыленной жидкости нормально к их оси потоком воздуха приводит к изменению равномерности ее распределения. Так, при давлении жидкости перед соплами распылителей 4 атмосферы, скорости воздушного потока 2,7 м/с (скорости движения опрыскивателя 9,72 км/час) отличие количества
— АГРОТЕХНИКА
капельной жидкости между соплами находится в пределах от 1,043 мл/с до 1,186 мл/с (от 0,773 мм3/см2 до 0,879 мм3/см2 - средних значений на расстоянии 270 см). Отклонения расхода жидкости от среднего между распылителями составляет (+/- 6,42 %), что близко к нормальному распределению. Максимум распределения находится между распылителями, обусловленный воздействием малой скорости воздуха, 2,7 м/с и большой концентрацией крупных капель, образуемых на периферии пленки жидкости щелевых распылителей при ее дроблении и создаваемых давлением в 4 атмосферы.
Рис. 4. Количество капельной жидкости, собранной в мерных стаканчиках, мл/с, из желобков, расположенных между двумя распылителями (тип
сопла 03 код цвета синий) при моделировании технологии опрыскивания воздействием воздушного потока на факелы распыла жидкости, равным скорости передвижения распылителя в составе опрыскивателя.
Изменение медианно-массовых диаметров капель, мкм, между распылителями (тип сопла 03 код цвета синий) при скорости воздушного потока 2,7 м/с, давлении жидкости 4 атмосферы перед соплами распылителей иллюстрируются данными на рис. 5.
Рис. 5. Средние значения медианно-массовых диаметров капель, мкм, капельной жидкости на площади 1350 см2 каждого желобка, расположенных между двумя распылителями (тип сопла 03 код цвета синий) при моделировании технологии опрыскивания воздействием воздушного потока на факелы распыла жидкости, равным скорости передвижения распылителя в составе опрыскивателя.
Из данных рис. 5 следует, что при давлении жидкости перед соплами распылителей 4 атмосферы, скорости воздушного потока 2,7 м/с (скорости движения опрыскивателя 9,72 км/час) медианно-мас-совые диаметры капель, мкм, по ширине между распылителями при моделировании технологии опрыскивания изменяются от 874 мкм до 943 мкм (отличие 7,32 %) в соответствии с распределением жидкости (рис. 3), что на 2,32 % превышает нормальное распределение капель.
Приведенные на рис. 5 данные свидетельствуют о том, что равномерность распределения жидкости при скорости движения опрыскивателя 9,72 км/час практически удовлетворяет требованиям европейским стандартам. Однако при давлении жидкости 4 атмосферы расход оседающей более крупной капельной жидкости составляет 82,6 дм3/га. Повышенное давление жидкости перед соплом 03 распылителя обеспечивает также создание большое количество мелких капель по оси распылителей, подверженных сносу, который относительно расхода жидкости через распылитель 1,36 дм3/мин (168 дм3/ га), составляет 85,3 дм3 с одного гектара.
При скорости движения опрыскивателя 13,4 км/час равномерность распределения жидкости не соответствует требованию европейского стандарта. Пониженное давление жидкости 2 атмосферы и увеличенная скорость движения опрыскивателя обеспечивают осаждение капельной жидкости 36,1 дм3/га (согласно расчету и данным каталога (51А-Ки Тее^ [2]) расход жидкости через распылитель должен быть 0,65 дм3/мин, а ее осажденное количество 58,2 дм3/га). При этом важно отметить, что не учитываемый в каталогах снос мелкокапельной жидкости составляет 22,1 дм3/га.
Выводы
1. Применяемые статические методы и средства не позволяют получать достоверные информационные сведения о распределении рабочей жидкости по ширине опрыскивания, с допустимыми отклонениями (± 5%) в соответствии с европейскими стандартами, в технологических процессах работы распылителей в составе штанговых опрыскивателей.
2. В результате проведения исследований установлено, что получение информационных сведений о равномерном распределении капельной жидкости по ширине опрыскивания возможно только моделированием технологий работы распылителей на стендовом оборудовании [3-8].
Литература
1. ГОСТ Р 53053 - 2008. Машины для защиты растений. Опрыскиватели. Методы испытаний.. -М.: «Стандартинформ»., 2009. - 41 е..
2. Каталог TeeJet Technologies 50A-RU//TeeJet Technologies [Электронный ресурс]. - 2016. - Режим доступа: http://teejet.it/russian/home/literature/ catalogs/catalog-51a-ru.aspx.
3. Патент на полезную модель 179647, МПК Устройство для испытания распылителей опрыскивателей / Киреев И.М., Коваль З.М., Зимин Ф.А., Новиков В.И.; заявитель и патентообладатель ФГБНУ «Росинформа-гротех»..- № 20017144656; заявл. 19.12.2017; опубл. 21.05.2018, Бюл. № 15. - 3 с.: ил.
4. Киреев, И.М., Коваль, З.М., Слесарев, В.Н. Метод и средство моделирования технологического процесса распылителей жидкости. / Техника и оборудование для села. - М. - ISSN 2072-9642. 2017. - №. 7. С. 28 - 31.
5. Киреев И.М., Коваль З.М. Моделирование рабочего процесса распылителей для рациональных технологий применения опрыскивателей / АгроСнабФорум. - Краснодар: ООО «Институт развития сельского хозяйства». № 3 (159), апрель 2018. С. 22-24.
6. Коваль З.М., Зимин Ф.А. Режим распыления / Агробизнес - Краснодар. ООО «Пресс-центр». - 2017. - №. 5. С.166 - 168.
7. Киреев И.М., Коваль З.М. Способ и пневматическое устройство для снижения коагуляции капель в факелах распыла жидкости при защите растений / Тракторы и сельхозмашины. - М. - ISSN 0235-8573. 2016. - № 9. С. 3-6.
8. Киреев И.М., Коваль З.М. Моделирование рабочего процесса распылителей жидкости для технологических режимов работы опрыскивателей / «Информационные технологии, системы и приборы в АПК» «АГРОИНФО - 2018»: сб. науч. докл. VII Международной научно-практической конференции «АГРОИНФО 2018» (Новосибирская обл., р.п. Краснообск, 24-25 октября 2018 г.) / Сибирский федеральный научный центр агробио-технологий Российской академии наук, Сибирский физико-технический институт аграрных проблем. - Новосибирская обл., р.п. Краснообск. Академиздат, 2018. С. 364-370.
