20 | 08 | 2017
Учебные материалы
Для преподавателей
Работы студентов
Справочная и техническая литература
Статьи по темам

Анализ существующих конструкций аэрозольных генераторов и их распылителей

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 2.25 (2 Голосов)

Анализ существующих конструкций аэрозольных генераторов и их распылителей

Как уже отмечалось, несмотря на серьёзные недостатки, основным методом защиты растений от вредителей, болезней и сорняков в настоящее время и в обозримом будущем остаётся химический метод, реализуемый в основном посредством обработки сельскохозяйственных культур жидкими пестицидами.

Эффективность применения препарата, степень его использования, загрязнение окружающей среды зависят от того, насколько качественно проводится данная технологическая операция.

Центральным вопросом теории и практики применения химических средств защиты растений является проведение обработок с частицами рабочей жидкости оптимального размера.

Применение капель, размер которых меньше или больше оптимального, влечёт за собой потери пестицида, снижения эффекта от обработки, а часто и опасность для среды обитания из-за сноса мелких капель ветром.

Поэтому важное значение имеет аппаратура, позволяющая распыливать жидкость однородными каплями регулируемого размера.

Известно, что аэрозольные генераторы дают возможность получать разную степень дисперсности распыла рабочей жидкости. Принято различать крупно капельную дисперсность, когда капли имеют размер более 250 мкм, мелкокапельную (100-250 мкм); туман низкой дисперсности или редкий туман (25-100 мкм); средней дисперсности (5-25 мкм) и туман высокой дисперсности (плотный туман) (0,5-5 мкм) [2]. Проблема заключается в том, что распыливающие устройства современных аэрозольных генераторов дают струю, неоднородную по размерам капель.

В настоящее время существует большое разнообразие конструктивных типов распылителей, классификация, устройство и принцип действия которых описаны в статье.

Следует отметить, что многолетний опыт эксплуатации аэрозольных генераторов показал, что использование в их конструкциях гидравлических распылителей не даёт возможности получения дисперсности дробления жидкости, необходимой для ультармалообъёмного опрыскивания, применение пневматических распылителей требует наличия источника сжатого воздуха, что значительно увеличивает металлоёмкость машины и энергоёмкость проведения химической обработки растений. Поэтому в усложнённых конструкциях этих машин стали применять вращающиеся (ротационные) распылители, рабочие элементы которых могут быть дисковыми (а), чашечными (б), звёздочными (в), сопловыми (г) и реактивными (е), вращающиеся с большой скоростью (рис.). Подача жидкости может осуществляться либо при погружении дисков или конусов в неё, либо непосредственно в распылитель (рис. е, ж) [7].

Механические (вращающиеся) распылители способны при сравнительно малых расходах жидкости образовывать одинаковые капли, размер которых можно регулировать. Это даёт им преимущество над рассмотренными выше гидравлическими и воздухоструйными. 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 10 м) расстояниях от генератора. Воздушно-капельную струю рекомендуется направлять не непосредственно на растения, а вертикально вверх, в сторону крыши теплицы, что может обеспечиваться работой вращающихся распылителей.

Механические распылители

Рис. 1.2 – Механические распылители

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 помещен распылитель.

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.

Так, аэрозольные генераторы, создающие туманы подобным способом, находят применение зарубежом. В США и Англии используют машины, в которых жидкость дробится алюминиевыми дисками. На общем валу с ними находятся вентиляторные лопатки. Они создают воздушный поток, который увлекает за собой капли жидкости. Модель 403 генератора «Микрозол» образует туман с помощью набора дисков (13 штук) диаметром 216 мм. Они вращающихся со скоростью 16000 оборотов в минуту с помощью бензинового двигателя мощностью 7,5 л. с. Обычно такой генератор устанавливается в кузове автомобиля, рабочее сопло направляется назад и вверх под углом 20°.

В зависимости от скорости вращения дисков и расхода жидкости через дозирующий кран среднемассовый медианный диаметр капель меняется от 71 до 258 микрон. При затратах рабочего раствора 1,5 л в минуту данный показатель у этой машины равен 90 микрон. Таким образом, генератор «Микрозол» относительно грубо раздробляет жидкость. Малые модели машин этой марки используются для защиты растений в закрытом грунте (в теплицах), более крупные – для обработки садов, лесов и заболоченной местности.

В США и других странах применяются пневматические генераторы типа Гусмана, в которых жидкость распыливается воздухом под давление 0,56…1,05 атм через 6 форсунок. Лопаточный компрессор вращается бензиновым двигателем мощностью 1.25 л. с. Эта машина (вес 57 кг) устанавливается в кузове автомобиля так, чтобы распылители были направлены по ветру. При расходе жидкости от 27 до 79 л в час и при избыточном давлении воздуха 0,56…1,05 атм среднемассовый медианный диаметр капли колеблется от 33 до 40 микрон (при затратах рабочего раствора 1,5 л в минуту этот показатель равен 40 микрон).

Ещё в годы существования СССР был изготовлен образец аэрозольного генератора механического принципа действия МАГ-1 на базе бензинового двигателя УД-2 мощностью 8 л. с. На валу распыливающего приспособления, вращающегося со скоростью 10000 оборотов в минуту, установлен сетчатый барабан диаметром 200 мм и вентилятор. Жидкость инжектируется из отдельной тары, поступает через каналы центробежного насоса на стенки барабана и дробится на капли, которые подхватываются воздушной струёй вентилятора. Максимальный расход жидкости около 10 л в минуту, вес конструкции около 100 кг.

Также 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 меньшее количество капель-спутников [2], формирующимися в перемычках между основными каплями, вследствие чего повышается точность и равномерность распыла.

Многоконусная форсунка заключена в цилиндрический кожух 2 с кольцевой щелью 3, занимающей ~1/3 длины окружности. Жидкость подаётся на неё под давлением с контролируемым по ротаметру 4 расходом.

Схема распылителя данного типа представлена на рисунке.

Схема многоконусного распылителя

Рис. – Схема многоконусного распылителя

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 [2].

Также в США для обработки хлопчатника применяется их отечественный ротационный ультрамалообъёмный опрыскиватель, имеющий несколько распылителей. Каждый из них захватывает по одному ряду растений. Распылитель приводится во вращение с помощью электромотора, имеющего частоту 6000 об/мин и мощность 0,03 л. с. Дробление жидкости осуществляется двумя дисками – большим и меньшим. Их диаметры равны соответственно 76 и 70 мм. Сплошная струя образуется при помощи наконечника, размер выходного отверстия которого влияет на расход жидкости. Также этот показатель зависит от давления нагнетаемого воздуха.

Процесс распыливания жидкости происходит при попадании её из наконечника на больший диск. Затем, отражаясь от него, она поступает на меньший. Количество частиц жидкости, оказывающейся в пределах дуги заданной величины, определяется точкой диска, куда направлена струя [6].

Опрыскиватель такого же типа был сконструирован и в СССР во ВНИИФ. Он применялся для ультрамалообъёмной и микрообъёмной обработки растений. Этот опрыскиватель имеет штанговое распределительное устройство, ширина захвата которого составляет 4 м. На нём с интервалом в 1 м установлены 4 распыливающих барабана. В их ободке высверлен ряд отверстий. Крутящий момент сообщается барабанам посредством вала электродвигателя постоянного тока, на котором они укреплены. Его питание осуществляется от аккумулятора трактора.

При работе этого распылителя жидкость из резервуаров поступает через калиброванные отверстия насадок на вращающиеся барабаны. Вследствие этого она распадается на частицы почти постоянного размера. Регулировка последнего осуществляется изменением частоты вращения барабана, расхода жидкости – скорости движения трактора [5].

В этой же стране на базе туманообразователя был сконструирован пневматический ультрамалообъёмный опрыскиватель для обработки хлопчатника. Выходной патрубок его вентилятора заканчивается 3 соплами. В каждом из них установлен распылитель «Мини-Спин». Его основными конструктивными элементами являются крыльчатка и сетка. Они приводятся во вращение воздушным потоком. Последний, наряду с крыльчаткой, осуществляет процесс дробления жидкости. Остовом конструкции машины является высококлиренсное шасси.

Этот опрыскиватель с распылителями «Мини-Спин» проходил испытания в борьбе против вредителей. Они показали, что эта машина может обрабатывать растения, обеспечивая ширину захвата в 10 м. Частота вращения крыльчатки распылителя 8000 об/мин и скорость воздушного потока 45 м/с дают возможность получения частиц размером 120 мкм. При этом содержание капель диаметром 71…162 мкм составляет 65%.

Также в ходе этих испытаний проводилось сравнение этого опрыскивателя с ротационным при обработке хлопчатника против долгоносика с использованием инсектицида (гутиона). Его расход составил 0,625 кг/га. Испытания проводились в сравнении с обычным опрыскиванием. Результат показал одинаковую смертность личинок долгоносика по обеим машинам – по пневматической и по ротационной. Причём, первая оказалась способной обеспечивать при скорости ветра 1,8…2,0 м/с ширину захвата 12 рядов, вторая – 8 (по числу распылителей) [5].

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.

В Украине аэрозольные генераторы создаются и выпускаются предприятием НПСХП «Наука», г. Симферополь, АР Крым. Машина АГВ-600, разработанная этой организацией, успешно прошла испытания и рекомендована для широкого внедрения. Он отличается от своих зарубежных аналогов более простой и надёжной конструкцией, меньшей металлоёмкостью. Также, по сравнению с ними, эта машина не является столь дорогой для хозяйств Украины.

На аэрозольных генераторах данной марки распыл рабочего раствора осуществляется специальными вращающимися тарельчатыми форсунками. Образованные ими частицы жидкости дополнительно дробятся мощным воздушным потоком, выходящим из специальных воздуховодов.

Вращающаяся тарельчатая форсунка крепится к воздуховоду генератора при помощи двух кронштейнов. Её основными конструктивными элементами являются корпус, вал, втулка и рассекатель. Также она имеет 8 лопастей. Они жёстко соединяются с помощью зажима и ступицы с корпусом. Последний, в свою очередь, точно так же связан с распыливающими тарелками. Крутящий момент сообщается лопастям посредством воздействия на них мощного воздушного потока, создаваемого осевым вентилятором генератора. В результате вместе с ними вращаются корпус и распыливающие тарелки.

При работе форсунки жидкость подаётся в канал, расположенный внутри её вала. Далее она попадает на рассекатель, в котором находятся 12 цилиндрических канальцев. Рабочий раствор, проходя через них, образует тонкую жидкостную плёнку. Затем последняя попадает на конусообразные вращающиеся тарелки. Их количество обычно принимается 4. Вследствие попадания на них жидкостная плёнка подвергается воздействию центробежной силы. В результате этого она распадается на мелкие частицы. Излишки не распыленной жидкости выходят в воздуховод генератора через специальные отверстия, расположенные в корпусе форсунки.

Такие же распылители применяются на аэрозольных генераторах зарубежных марок: AJ401-LH-PLUS, MIG-S, MIG-RT (Италия), JATAO-400, JATAO-600 EXPORT (Франция).

Однако, следует отметить, что, несмотря на все выше перечисленные положительные качества, форсунка данной конструкции имеет также свой недостаток. Сущность последнего заключается в невозможности регулировки режимов её работы в зависимости от вида и фаз вегетации обрабатываемой культуры.

Вместе с тем, при разработке форсунки необходимо учитывать и другие факторы, влияющие на качество протекания технологического процесса аэрозольной обработки растений [13]. Таковыми являются:

1) конструктивные:

а) конструкция распылителей;

б) создаваемое насосом давление жидкости;

в) производительность вентилятора и скорость образуемого им воздушного потока;

г) соотношение весового расхода жидкого ядохимиката и воздуха в единицу времени.

2) эксплуатационные:

а) состояние растений;

б) скорость движения агрегата;

в) квалификация обслуживающего персонала;

г) метеорологические условия.


Анализ существующих конструкций аэрозольных генераторов и их распылителей - 2.0 out of 5 based on 2 votes

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить