СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ МОНОДИСПЕРСНЫХ КАПЕЛЬ РАСТВОРОВ ПЕСТИЦИДОВ НА РАСТЕНИЯ Российский патент 2009 года по МПК A01M7/00 

Изобретение относится к методам и средствам обеспечения качества выполнения технологического процесса при обработке полевых культур пестицидами, в частности к пневматическому способу транспортирования к стеблям растений монодисперсных капель растворов пестицидов, создаваемых дисковыми распылителями.

Известен способ нанесения монодисперсных капель растворов пестицидов на растения (Дунский В.Ф., Никитин Н.В., Механическое распыление жидкостей [Текст] /Аэрозоли в защите растений: сб. научн. тр./ Всесоюз. акад.с.-х. наук им В.И.Ленина. - М.: Колос, 1982, С.122-144.), суть которого заключается в том, что сбрасываемые с периферии вращающего диска однородные по размеру капли раствора пестицида переносятся соосным воздушным потоком к поверхности почвы и растениям. Режим работы дискового распылителя (угловая скорость вращения ω=2πn, с^-1, радиус r, м, и физические свойства раствора пестицида) определяет монодисперсность капель.

Размер монодисперсных капель, образующихся в результате вращения диска, и дробление пленки жидкости на его кромке, определяется по формуле:

где d_к - диаметр капли, м;

n - число оборотов, мин^-1;

σ - поверхностное натяжение жидкости, Н·м^-1;

p - плотность жидкости, г/см³;

С≈2,9 - коэффициент

Соосная с диском скорость воздушного потока υ_o, м·с^-1, необходимая для переноса капель пестицида к растениям определяется поверхностным натяжением жидкости σ, Н·м^-1, плотностью воздуха p_в, кг·м^-3, и числом Вебера We и находится из выражения:

В формуле (2) применительно к сбрасываемым с периферии вращающегося диска каплям и взаимодействующим с воздушной струей необходимо, чтобы число Вебера не превышало его критического значения We≤We_кp. При превышении критического значения числа Вебера происходит вторичное дробление образующихся капель и теряется главное преимущество вращающегося распылителя - получение монодисперсных капель. Необходимо также, чтобы при сбрасывании с периферии распылителя, капли, обладающие скоростью R·ω, не могли пробить воздушную струю и выйти за ее пределы.

Диаметр следа капель D_x м, пневмотранспортируемых на расстоянии х, м, с учетом закономерностей распространения воздушного потока, выходящего из кольцевого сечения, определяется по формуле:

где d_диска - диаметр диска распылителя, м;

d_щели - диаметр щели, м;

a - 0,09-0,12 - коэффициент структуры воздушного потока;

δ₀ - полуширина щелевого отверстия, м

Основным недостатком известного способа нанесения монодисперсных капель раствора пестицида на растения является незначительная горизонтальная составляющая скорости капель и незначительная ширина распределения раствора пестицида при передвижении распылителя. Вследствие преобладания вертикальной составляющей скорости капли вероятность пересечения ее траектории с вертикально расположенными стеблями растения ограничена, что приводит к пролету части капель мимо растений на поверхность почвы. При этом реализация такого способа требует существенных затрат материальных средств, вследствие большой потребности дисковых распылителей для комплектования опрыскивателя.

Целью настоящего изобретения является повышение качества покрытия растений за счет увеличения дальности переноса капель воздушным потоком по горизонтали и вероятности их пересечения с большим количеством стеблей и листьев растений.

Поставленная цель достигается тем, что воздушный поток направлен по кольцу под острым углом к направлениям схода капель с кромки диска, а воздушно-капельный поток в горизонтальных сечениях имеет форму кольца, увеличивающегося по мере удаления от диска.

На чертеже изображено устройство для нанесения монодисперсных капель растворов пестицидов на растения.

Суть способа состоит в том, что все сбрасываемые с периферии диска капли на определенном расстоянии и под углом к направлению воздушной струи постепенно внедряются в ее боковую поверхность и с возрастающей скоростью транспортируются под острым углом к поверхности поля, что существенно увеличивает вероятность попадания каждой отдельной капли на стебли и листья растений. При этом все капли переносятся воздушным потоком под острым углом к поверхности поля благодаря их распространению в радиальных направлениях.

Проиллюстрируем известный способ на примере режима работы дискового распылителя и характеристик воздушного потока, проходящего через кольцевое сечение, образованное кромкой диска и выходным сечением сопла конфузора, для транспортирования капель на растения.

С учетом требований к оптимальным значениям показателей качества опрыскивания и эффективности использования химических средств защиты растений, размеры капель должны быть в пределах от 100 мкм до 300 мкм.

Получение наиболее целесообразных для практического использования размеров монодисперсных капель диаметром 140 мкм возможно при угловой скорости вращения диска 628 об/с, диаметр которого равен 0,16 м.

Для числа Вебера We≤2 скорость воздушного потока на выходе из кольцевого сечения равна 41,7 м·с^-1. При ширине кольцевого сечения 0,01 м и расстоянии до объектов обработки 0,6 м диаметр следа капель на поверхности почвы составляет 0,44 м. Расход воздуха через кольцевое сечение равен 0,22 м³/с.

Пример осуществления предлагаемого способа.

Предлагаемый способ может быть осуществлен с помощью устройства, изображенного на чертеже.

Под острым углом к направлениям схода капель с кромки диска подавался воздух. Режимами работы устройства обеспечивались размеры монодисперсных капель диаметром 140 мкм при угловой скорости вращения диска 628 об/с. При этом диаметр диска был равен 0,16 м.

На выходе кольцевого сечения шириной 0,01 м создавалась скорость воздушного потока 41,7 м·с^-1. Высота расположения диска над поверхностью с учетными карточками для улавливания капель была принята равной 0,6 м.

Диаметр кольцевого следа капель на поверхности карточек составил 2,92 мс шириной кольца от 0,20 до 0,25 м.

Расход воздуха через кольцевое сечение устройства равен 0,41 м³/с.

Использование предлагаемого способа позволяет увеличить ширину распределения раствора пестицида при передвижении распылителя над поверхностью почвы более чем в 6,5 раза, а потребный расход воздуха на единицу ширины распределения раствора пестицида - уменьшить более чем в 3,5 раза.

Плавное вхождение капель в воздушный поток практически исключает вторичное их дробление и, путем увеличения скорости воздуха, позволяет сократить время пневмотранспортирования капель к растениям с сохранением первоначального их размера.

Преимущество предлагаемого способа в том, что создаваемый аэродисперсный капельный поток распыливаемой жидкости ограничен внешним участком конусообразной воздушной струи и не распространяется за ее пределы во внешнее пространство, что и обеспечивает экологическую безопасность при применении пестицидов в интересах защиты растений.

Изобретение относится к методам и средствам обеспечения качества выполнения технологического процесса при обработке полевых культур пестицидами, в частности к пневматическому способу транспортирования к стеблям и листьям растений монодисперсных капель растворов пестицидов, создаваемых дисковыми распылителями. Воздушный поток направляют по кольцу под острым углом к направлениям схода капель с кромки диска, а воздушно-капельный поток в горизонтальных сечениях имеет форму кольца, увеличивающегося по мере удаления от диска. При проведении мероприятий по обработке растений растворами пестицидов повышается качество покрытия растений за счет увеличения дальности переноса капель воздушным потоком по горизонтали и вероятности их пересечения с большим количеством стеблей и листьев растений, существенно снижается расход воздуха на единицу обработанной площади. 1 ил.

Способ нанесения монодисперсных капель растворов пестицидов на растения, включающий образование монодисперсных капель дисковыми распылителями и их подачу в воздушный поток для последующего пневмотранспортирования к растениям, отличающийся тем, что воздушный поток направлен по кольцу под острым углом к направлениям схода капель с кромки диска, а воздушно-капельный поток в горизонтальных сечениях имеет форму кольца, увеличивающегося в диаметре по мере удаления от диска.