Распылители опрыскивателей: тестирование ФГБНУ «Росинформагротех»
Текст: И. М. Киреев, д-р техн. наук, зав. лабораторией, вед. науч. сотр.; З. М. Коваль, канд. техн. наук, глав. науч. сотр.; Ф. А. Зимин, инженер-исследователь, Новокубанский филиал ФГБНУ «Росинформагротех»
Один из важнейших технологических этапов при выращивании практически любой сельскохозяйственной культуры — защита будущего урожая от различных патогенных факторов: болезней, вредителей и прочего. Наилучшим образом обеспечить сохранность растений могут опрыскиватели.
Современный рынок опрыскивателей стремительно развивается. Каждый год предлагаются более совершенные модели, оснащенные инновационными датчиками, предназначенными для облегчения процесса обработки посевов. При этом постепенно повышаются агротехнические и экологические требования к технологиям применения подобных машин. Однако по-прежнему одно из главных условий хорошей работы данной техники — качество распыления.
ОГРАНИЧЕННОСТЬ МЕТОДИК
Сегодня испытания приборов для рассеивания жидкости в соответствии с существующими рекомендациями весьма ограничены, что не позволяет получать в полном объеме сведения о рациональных технологических режимах работы современных опрыскивателей, в том числе их штанговых разновидностей. В свою очередь, недостаточность существующих методов и средств по получению информационных данных об агротехнических и экологических показателях опрыскивания объектов не позволяет сельхозпроизводителям выбирать рациональные технологии.
По этим причинам специалисты Новокубанского филиала ФГБНУ «Росинформагротех» разработали и предложили способ моделирования технологического процесса распылителей жидкости. Для реализации этой методики было спроектировано и создано специальное стендовое оборудование, позволяющее получить сведения о рациональных технологиях применения штанговых опрыскивателей. В разработанной установке реализовывается метод воздействия воздушного потока, равного скорости движения аграрной машины, на факел рассеиваемой распылителем жидкости.
ПРИНЦИП СТРОЕНИЯ
Оборудование состоит из нескольких модулей. Один из них предназначен для создания воздушного потока с требуемыми характеристиками, другой — для распыления жидкости и улавливания оседающих капель в желобки в поперечном и продольном направлениях. Данный процесс необходим для получения данных о расположении рабочего раствора по ширине опрыскивания и условном распределении классовых размеров капель в области объекта обработки. Третий модуль имеет отверстия для снижения скорости воздушного потока и распределения мелкодисперсного аэрозоля в капельном облаке с возможностью определения его массовой концентрации в единице объема. Все части конструкции соединяются между собой специальными кожухами.
Рис. 1. Общий вид стендового оборудования для моделирования технологий распылителей штанговых опрыскивателей: 1 — модуль для создания воздушного потока с требуемыми характеристиками; 2 — узел для распыления жидкости и улавливания оседающих капель в поперечном и продольном направлении; 3 — модуль с отверстиями для снижения скорости воздушного потока и распределения мелкодисперсного аэрозоля; 4 — кожух соединительный
Качество получения показателей опрыскивания в предложенном конструктивном решении достигается за счет того, что воздействие воздушного потока на факел распыляемой жидкости осуществляется таким же образом, как при движении аграрной машины в реальных условиях: непродуваемая основная часть факела распыляемой жидкости испытывает сопротивление воздуха. В результате возникающих давлений во фронтальной и разрежения в кормовой областях факела рассеиваемого рабочего раствора происходит изменение дисперсного состава в процессе коагуляции капель, которые оседают на обрабатываемую поверхность. При этом данная операция зависит от скорости воздушного потока, равного скорости движения опрыскивателя. Режим воздействия воздуха обеспечивается работой вентилятора, расположенного в первом модуле.
Рис. 2. Фрагменты фотоизображений распределения жидкости в мерных стаканчиках в продольном (а) и поперечном (б) направлениях действия воздушного потока на факел распыляемой жидкости
ИСПЫТАТЬ В ДЕЙСТВИИ
При статическом тестировании распылителей опрыскивателей жидкость в специальных мерных стаканчиках при продольном и поперечном направлениях воздушного потока распределялась неодинаково. Так, в первом случае классовое размещение рабочего раствора было обусловлено различным размером капель в факеле распыла. При поперечном направлении нормальное распределение жидкости по ширине области рассеивания характеризовалось симметричным расположением классовых размеров капель. Следует отметить, что взаимозависимые закономерности размещения раствора определялись начальными условиями: формой сопла распылителя жидкости и быстротой ее выхода из него, различным размером и начальной скоростью образуемых капель, а также скоростью сносящего их воздуха.
В рамках динамического испытания специалистами Новокубанского филиала ФГБНУ «Росинформагротех» были выбраны два варианта скоростей воздушного потока — 3,3 м/с и 4,7 м/с. Результаты тестирования показали, что при поперечном направлении воздействия воздуха с меньшей скоростью на факел распыляемого раствора его распределение в желобках по ширине опрыскивания оставалось практически одинаковым. При этом количество капельной жидкости в желобках при увеличении скорости воздуха до 4,7 м/с с приближением к оси факела распыла уменьшалась почти в 1,3 раза, что обусловлено сносом капель за пределы мерных стаканчиков. Эксперименты также показали, что продольное расположение капельной жидкости характеризуется классовым осаждением капель в поперечно размещенных желобках в воздушном потоке. Такие распределения и определяют соответствующий технологический режим работы распылителя опрыскивателя.
Рис. 3. Распределение жидкости в поперечном направлении в статическом варианте и при скоростях воздушного потока 3,3 и 4,7 м/с
Рис. 4. Распределение жидкости в продольном направлении в статическом варианте и оседании капель при воздействии воздушного потока на факел распыла жидкости со скоростями 3,3 и 4,7 м/с
Таким образом, разработанный метод моделирования процесса функционирования приборов для рассеивания жидкости и используемое для его реализации оборудование оказались информативными. Благодаря им можно получить достоверные данные, позволяющие сделать выбор в пользу тех или иных рациональных технологий применения штанговых опрыскивателей.