Сборник статей
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 4.00 (1 Голос)

АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ РАСПЫЛИТЕЛЕЙ ДЛЯ АЭРОЗОЛЬНОГО ГЕНЕРАТОРА

Аннотация. В статье представлен краткий обзор существующих распылителей для аэрозольных генераторов. Дан анализ их конструктивных особенностей, указаны недостатки и преимущества. Также произведено сравнение известных серийных распылителей различных типов с предлагаемой пневмоэмульсионной форсункой. Представлено описание особенностей её конструкции и принципа действия, указаны следующие преимущества данного рабочего органа над известными серийными образцами, за счёт которых могут быть достигнуты необходимая для аэрозольного способа обработки культур степень дробления жидкости, меньшая степень нарушения равномерности распыла и расхода рабочего раствора, а также, повышение производительности труда.

Проблема. В настоящее время и ближайшей перспективе химическая защита растений – основное средство борьбы с вредителями, болезнями и сорняками.

В ней наиболее актуальной проблемой является снижение расхода пестицидов и норм расхода рабочей жидкости, хотя общая потребность в химических средствах защиты культур с каждым годом увеличивается на 10-15%.

Поэтому важно использовать такой способ обработки, который гарантировал бы обеззараживание всех мест за счёт более равномерного распыла ядохимиката со всех сторон растения.

К такому способу, прежде всего, следует отнести аэрозольный. Сущность данного метода состоит в переводе ядохимиката в мелкодисперсное состояние с последующим образованием облака искусственного тумана.

Аэрозольные генераторы с форсунками различных типов позволяют получать разную степень распыла рабочего раствора. Различают туман низкой дисперсности (редкий) – при размере капель 25-100 мкм; средней дисперсности (5-25 мкм) и туман высокой дисперсности (плотный) (0,5-5 мкм). Проблема заключается в том, что распыливающие устройства современных аэрозольных генераторов дают струю, неоднородную по размерам капель.

Цель. Дать анализ известных конструкций распылителей и произвести их оценку в сравнении с предлагаемой пневмоэмульсионной форсункой.

Результаты исследований. Многочисленные исследования показывают, что каждая из частиц одного и того же препарата, но различных размеров имеет свою токсичность. Последняя прямо пропорциональна дисперсности распыла. Крупные капли имеют значительно меньшую токсичность для вредных организмов, но в то же время они могут повреждать культурные растения, вызывая ожоги листьев. Мелкие частицы при одинаковом расходе ядохимиката на единицу площади более полно и равномерно покрывают поверхность обрабатываемого объекта. Эффективность удерживания препарата листьями растений также в значительной степени зависит от размера частиц. Так, мелкие лучше удерживаются на поверхности обрабатываемых культур, чем крупные. В связи с этим наметилась тенденция к более широкому применению аэрозольного способа обработки растений, что даёт большое снижения расхода рабочей жидкости. Также данный метод даёт возможность уничтожения вредителей как на земле, так и воздухе.

В энергосберегающей технологии химической защиты растений в наши дни преследуется цель не только снижения затрат ядохимиката, но и повышения равномерности распыла и уменьшения негативного влияния на окружающую среду. Поэтому очень большое внимание уделяется модернизации распыливающего устройства.

В настоящее время существует большое разнообразие конструктивных типов форсунок. Различают механическое, электрическое и газовое распыление. К механическим распылителям относятся струйные (с цилиндрическим соплом, щелевым соплом, ударного типа, с ударяющимися струями); центробежные; акустические с подводом энергии через жидкость; вращающиеся. К газовым форсункам относятся воздухоструйные и акустические с подводом энергии через газ.

Форсунки: а — центробежная; б — вихревая; в — с вращающимся распылителем; г — струйная; д — штифтовая; е — для газового распыливания.

Рис.1. Форсунки: а — центробежная; б — вихревая; в — с вращающимся распылителем; г — струйная; д — штифтовая; е — для газового распыливания.

Широкое распространение получили центробежные распылители в силу простоты их конструкции, надёжности и эффективности распыла.

В них жидкость перед выходным отверстием сопла интенсивно вихрится в камере завихрения 2, куда она попадает через тангенциальные каналы 1, и при выходе образует утончающую плёнку в виде полого конуса, которая теряет устойчивость и распадается.[2]

В зависимости от способа подвода жидкости в камеру завихрения центробежные распылители делятся на два типа: тангенциальные и с сердечниками, которые могут быть регулируемыми (передвигаются в корпусе распылителя на резьбе, таким образом, происходит изменение высоты камеры закручивания и угол конуса распыла) и со сменными.

В отличие от центробежных распылителей, в вихревых вращение жидкости осуществляется в результате её движения по выходным канавкам 3.

На аэрозольных генераторах очень широко применяются вращающиеся распылители, способные при очень малых расходах жидкости образовывать одинаковые капли, размер которых можно регулировать. Это даёт им преимущество над рассмотренными выше гидравлическими и воздухоструйными форсунками. Также их применение целесообразно для обработки культур в закрытом грунте. Это объясняется тем, что использование в теплицах грубодисперсных аэрозолей со средним размером капелек (20-25 мкм), получаемое механическим распылением жидкости, даёт положительные результаты лишь на сравнительно небольших (до 10м) расстояниях от генератора[3]. Воздушно-капельную струю рекомендуется направлять не непосредственно на растения, а вертикально вверх, в сторону крыши теплицы, что может обеспечиваться работой вращающихся форсунок.

При работе распылителей данного типа жидкость может капать из капилляра, с кромки наклонной плоскости или с острия вертикальной неподвижной иглы, после чего она дробится вращающимся корпусом 4 (перфорированным барабаном или сетчатым диском) с приводом от электродвигателя, гибкого вала от общего привода. Также это осуществляется за счёт энергии воздушной струи, в которой помещёна форсунка.

Следует отметить, что в последнее время в сельском хозяйстве находят применение вращающиеся распылители, в которых жидкость после капания дробится при помощи диска с зубчатой периферией. Наряду с ними широкое распространение получили форсунки данного типа, обдуваемые соосным потоком воздуха.

На зарубежных аэрозольных генераторах применяются форсунки, состоящие из 2, 3 или 5 конусов диаметром 80 мм с зубчатой периферией, которая по сравнению с гладкой образует значительно меньшее количество капель-спутников[2], формирующихся в перемычках между основными каплями, вследствие чего повышается точность и равномерность распыла.

Многоконусный распылитель заключён в цилиндрический кожух с кольцевой щелью, занимающей ~ длины окружности. Жидкость подаётся на него под давлением с контролируемым по ротаметру расходом.

Капли выбрасываются через кольцевые щели в виде сектора вдоль направления движения форсунки. Осаждённая внутри кожуха часть жидкости стекает с каждого конуса на смежный нижний; самый последний из них распыливает рабочий раствор в виде полного веера.

Также в наши дни на аэрозольных генераторах применяются форсунки акустического типа(Рис.2). В них по штуцеру 3 в коллектор 2, связанный через отверстия 4 с полостью 5, которая выполнена в виде усечённого конуса, подаётся распыливающий агент (воздух). Его акустические колебания способствуют более тонкому распыливанию раствора, подаваемого в распределительную головку 7 через полый стержень 6, из которого жидкость выходит в виде плёнки. Она перекрывает выход распыливающего агента из генератора звуковых колебаний, образованного резонатором 8. Эта плёнка дробится под воздействием акустических колебаний воздуха на мелкие капли, в результате чего образуется факел распыленного раствора с воздухом, корневой угол которого определяется величиной угла наклона конической поверхности крышки распределительной головки 7[4].

Схема акустической форсунки

Рис 2. Схема акустической форсунки: 1– корпус, 2 – коллектор, 3,9 – штуцер, 4 –дроссельное отверстие, 5 – полость, 6 – полый стержень, 7 – корпус распределительной головки, 8 – торцевая выточка, 10 – демпфирующая полость, 11 – калиброванные отверстия.

Физический эффект работы акустической системы основан на значительном возрастании мощности падающей звуковой волны, вызываемом резким увеличением амплитуды скорости колебаний воздуха при резонансном совпадении собственной и возбуждающей частот в горловине резонатора.

Принцип действия струйных и штифтовых распылителей заключается в том, что они подают рабочий раствор через сопла 5 (щелевые, кольцевые, плоские), вследствие чего происходит образование плоской жидкой плёнки, состоящей из двух равных слоёв. Вследствие их столкновения образуется факел, имеющий форму плоского конуса. Форсунки данного типа имеют клапан 7 для регулировки подачи вещества, которая может производится вручную, давлением подаваемой жидкости или с помощью автоматики

В зарубежной литературе встречаются сведения о наличии меньшего количества мелких капель пестицидов, подверженных сносу, при применении этих распылителей по сравнению с другими типами. Следовательно, за счёт этого снижается степень загрязнения окружающей среды. Но на качество работы распылителя также влияет точность его изготовления. Такой же результат может быть достигнут с помощью применения и центробежных распылителей с сердечниками, изготовление которых с высокой точностью очень дорого.[1]

Очень большое распространение получили дефлекторные распылители. В их конструкциях щель заменена наклонной плоскостью, постоянно закреплённой или сменной, которая достаточно удалена от выходного отверстия цилиндрической трубки. При выходе из отверстия струя растекается под большим углом, величина которого зависит от расстояния и наклона дефлектора, а также давления жидкости. По сравнению с щелевыми, распылители данного типа характеризуются меньшей толщиной струи. Качество их работы зависит от гладкости и чистоты поверхности дефлектора.

В пневматических распылителях воздух нагнетается высоконапорным вентилятором через насадок Вентури [2], в узкое сечение которого жидкость подаётся помпой через жиклёры. Там же она сталкивается с потоком воздуха и под его воздействием дробится на мелкие капли. Затем из диффузора наружу выходит струя грубодисперсного аэрозоля.

Существуют пневматические форсунки с предварительным дроблением жидкости (когда последняя поступает по трубке в распылитель, где она проходит первую ступень измельчения, затем растекается по дефлектору в виде плёнки, после чего воздушный поток её срывает и окончательно дробит на более мелкие капли) и без него.

В распылителях данного типа жидкость может подаваться соосно движению воздуха и под углом к нему. В случае последнего относительная дробящая скорость, а, следовательно, эффект работы форсунки выше.

Как известно, в современном сельском хозяйстве применяются пестицидные аэрозоли различных типов в зависимости от медианно-массового диаметра (ММД) капель: крупнокапельные системы (до нескольких сотен микрон), грубодисперсные (десятки микрон), высокодисперсные туманы и дымы (1 мкм и менее) [2]. В настоящее время применение последних является наиболее перспективным и экономически эффективным в силу сокращения расхода рабочей жидкости и повышения производительности труда. Кроме того, это позволяет обрабатывать поверхности растений даже в самых труднодоступных местах.

Все выше описанные распылители различных типов имеют свои индивидуальные преимущества. Но, несмотря на это, у них есть один общий недостаток: их конструкции не дают возможность осуществления перевода рабочего раствора ядохимиката в мелкодисперсное состояние с последующим образованием облака искусственного тумана. В связи с этим предлагается применить на аэрозольных генераторах пневмоэмульсионную форсунку. Её конструкция включает в себя корпус, в котором расположен направляющий канал, содержащий в себе устройство для дробления капель. На выходе из форсунки по бокам расположены распыливающие чашечки определённого диаметра. Когда рабочий раствор входит, он попадает на измельчающее устройство, вследствие чего происходит первая стадия дробления. Затем жидкость выходит через распыливающие чашечки форсунки. Таким образом, она проходит вторую ступень измельчения. Форсунка находится на выходе из воздухопровода генератора, где мелко распыленный рабочий раствор сталкивается с потоком воздуха. В результате происходит третий этап дробления жидкости и образуется парообразная смесь, которая далее поступает на поверхность обрабатываемых растений.

Выводы. В дальнейшем применение предлагаемой пневмоэмульсионной форсунки, в отличие от известных серийных распылителей, даст возможность получить необходимую для осуществления аэрозольного способа обработки растений степень дробления рабочего раствора за счёт прохождения жидкостью трёхступенчатого процесса измельчения, в результате которого будут образовываться туманы и дымы, легко проникающие даже в самые труднодоступные места растений и равномерно распределяющиеся по всей обрабатываемой поверхности. Это, в свою очередь, обеспечит большую степень токсического действия пестицида на вредные организмы.

Таким образом, внедрение в конструкцию аэрозольного генератора пневмоэмульсионной форсунки позволит значительно улучшить равномерность покрытия обрабатываемых поверхностей ядохимикатами, уменьшить их расход, существенно повысить производительность и качество процесса.

Список использованной литературы

1.  Догода П. А., Воложанинов С. С., Догода Н. П. Механизация защиты растений. – Симферополь: Таврия, 2000. – с. 82-101.

2.  Дунский В. Ф., Никитин Н. В., Соколов М. С. Пестицидные аэрозоли. – М.: Наука, 1982. – 288 с.

3.  Автореферат Полапина А. В. Оптимизация параметров и режимов работы ультрамалообъёмного вентиляторного опрыскивателя. – rambler. ru//www. pdffactory. com//kubsai. ru/af/052001pal. pdf

4.  Кочетков О. С., Ходакова Т. Д. Расчёт скруббера с акустическими форсунками во второй ступени улавливания пыли продукта. – rambler. ru//www. conf. mfua. ru/viewer. php

5.  Статья «Форсунка»//Большая Советская Энциклопедия. Том 27. – М.: Советская энциклопедия, 1977. – с. 552.

Анотація

УДК 631.348.45(088.85)(497.2)

Аналіз конструкцій розпилювачів для аерозольного генератора

Догода П. О., Сидоренко І. Д.

У статті представлений короткий огляд існуючих на даний момент розпилювачів для аерозольних генераторів. Дано аналіз їхніх конструктивних особливостей, зазначені недоліки й переваги. Також зроблене порівняння відомих серійних розпилювачів різних типів із пропонованою пневмоемульсійною форсункою. Представлено опис особливостей її конструкції й принципу дії, зазначені наступні переваги даного робочого органа над відомими серійними зразками, за рахунок яких можуть бути досягнуті необхідна для аерозольного способу обробки культур ступінь дроблення рідини, менший рівень порушення рівномірності розпилу й витрати робочого розчину, а також, підвищення продуктивності праці.

The summary

УДК 631.348.45(088.85)(497.2)

Analysis of constructions of nebulizers for an aerosol generator

Dogoda P. A., Sidorenko I. D.

In the article the brief review of nebulizers existing now for aerosol generators is represented. The analysis of their structural features is given, failing and advantages are indicated. Comparison of the known serial nebulizers of different types with the offered pnevmoemulsionnoy sprayer is also made. Description of features of its construction and principle of action is represented, next advantages of the given working organ above the known serial standards due to which can be attained necessary for the aerosol method of treatment of cultures degree of crushing of liquid are indicated, less degree of violation of evenness of raspila and expense of working solution, and also, increase of labour productivity.

 

Догода П. А. – доктор с.-х. наук, профессор (ЮФ «КАТУ» НАУ), академик КАН и Инженерной академии Украины, заслуженный деятель науки и техники

Сидоренко И. Д. – аспирант кафедры сельскохозяйственной техники (ЮФ «КАТУ» НАУ).

 

Анализ конструкций распылителей для аэрозольного генератора - 4.0 out of 5 based on 1 vote