TEORETYCZNY I RZECZYWISTY ROZKŁAD CIECZY DLA WYBRANYCH PARAMETRÓW USTAWIENIA ROZPYLACZA

Transkrypt

1 Inżynieri Rolnicz 8(96)/007 TEORETYCZNY I RZECZYWISTY ROZKŁAD CIECZY DLA WYBRANYCH PARAMETRÓW USTAWIENIA ROZPYLACZA Instytut Inżynierii Rolniczej, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocłwiu Streszczenie. Oprcowno mtemtyczny model ruchu cząsteczki rozpylnej cieczy skłdjący się z ukłdu trzech równń. Do weryfikcji wyznczonego modelu skonstruowno specjlne stnowisko dwcze n którym uzyskiwno rozkłd podłużny cieczy dl przyjętych do dń prmetrów prcy rozpylcz. Otrzymne wyniki rozkłdów rzeczywistych rozpylonej cieczy porównne zostły z rozkłdmi uzysknymi z oliczeń modelowych. Porównnie wyników dń lortoryjnych rozkłdów rozpylonej cieczy orz wyników oliczeń teoretycznych wykzło duże podoieństwo. Słow kluczowe: technik opryskiwni, uprwy polowe, rozkłd cieczy, model mtemtyczny Wprowdzenie Uwzględnijąc wymgni stwine chemicznej ochronie roślin tkie jk ochron środowisk, dopuszczlny poziom pozostłości ś.o.r. w produktch rolniczych orz ezpieczeństwo opertor sprzętu nleży przyjąć jk njlepsze prmetry ziegu w pnujących w dnej chwili wrunkch prcy. Biorąc pod uwgę tylko njistotniejsze prmetry smego rozpylcz tkie jk wysokość rozpylni, ciśnienie roocze, kąt ustwieni rozpylonej strugi w stosunku do opryskiwnego oiektu trze y przenlizowć rdo wiele przypdków i przyjętych wrintów rooczych y uzyskć njtrfniejsze rozwiązni. W tej sytucji niezmiernie pomocne yłoy wykorzystnie teoretycznych opisów procesu rozpylni umożliwijących w konsekwencji uzysknie informcji zpewnijących przyjęcie njefektywniejszych rozwiązń. Możn ztem zkłdć, że dne uzyskne z nlizy rozkłdu opdu rozpylonej cieczy umożliwiłyy przyjęcie optymlnych, dl dnych wrunków prcy, prmetrów ustwieni rozpylcz. W tym celu w Instytucie Inżynierii Rolniczej UP we Wrocłwiu przeprowdzono dni, które chociż częściowe rozwiąznie zsygnlizownych prolemów. Celmi szczegółowymi przeprowdzonych dń yło: oprcownie teoretycznego modelu opdu rozpylnej cieczy w płszczyźnie podłużnej, wykonnie pomirów rozkłdu w płszczyźnie podłużnej opdu rozpylnej cieczy przy różnych przyjętych prmetrch ustwieni rozpylcz n specjlnie do tego skonstruownym stnowisku. 65

2 Metodyk dń W pierwszej fzie dń oprcowno mtemtyczny model ruchu cząsteczki rozpylnej cieczy skłdjący się z nstępującego ukłdu trzech równń: d x dx m = k kv w dt dt d y m = k dt dy dt d z m = mg k dt dz dt (1) () (3) Przy oprcowniu modelu zstosowno nstępujące złożeni: rozmiry rozpylcz zostły pominięte w porównniu z przemieszczeniem kropel, ztem rozpylcz ył rozptrywny jko punkt, rozpylcz wytwrzł strumień cieczy, który mił ksztłt stożk o podstwie elipsy, gdzie odpowiednie kąty są zdefiniowne przez konstrukcję rozpylcz. Strumień ten jest jednorodny względem kąt rozpylni, pominięto siłę wyporu kropli wody w powietrzu ze względu n dużą różnicę gęstości (103 mniejsz od siły ciążeni), ciśnienie dził n kżdą z kropel tk smo, ztem wszystkie krople mją identyczną wrtość prędkości początkowej zgodnie z prw Pscl, prędkość początkową oszcowno n podstwie dnych chrkteryzujących ntężenie wypływu z rozpylcz i powierzchnię dyszy, przyjęto, że krople mją ksztłt kulki. Rozwiąznie przedstwionego ukłdu równń dje nm prmetryczny opis równń w trzech kierunkch x, y, z: x 1 k kt m () t = m( v + v ) 1 exp v t 0x 1 kt () t m( v ) 1 y = 0 y exp k m w w (4) (5) 1 () t z k + ( mv k + m g) kt mgt z = z k exp m k Do określeni rzeczywistego rozkłdu rozpylnej cieczy skonstruowno dość proste stnowisko dwcze skłdjące się przede wszystkim ze sttywu, do którego mocowno rozpylcz płskostrumieniowy XR1100VP orz stołu rowkowego o podziłce 50mm. Sttyw mocowni rozpylcz umożliwił zminę wysokości rozpylni orz zminę ustwieni kąt odchyleni płszczyzny rozpylni w stosunku do opryskiwnej płszczyzny. (6) 66

3 Teoretyczny i rzeczywisty rozkłd... Ciecz z kżdej rynienki odprowdzn ył do menzurek o podziłce ml. Płszczyznę opryskiwną podzielono n dwie części tk y możn yło oznczć rynienki w kolejności od jedynki znjdującej się po jednej i po drugiej stronie osi symetrii rozpylcz do liczy określjącej rynienkę o zmierzonej zwrtości cieczy co njmniej ml. Schemt stnowisk pomirowego przedstwiono n rys. 1. REGULACJA KĄTA ODCHYLENIA PŁASZCZYZNY ROZPYLANIA WYDATKU γ MOGENIZATOR UMIENIA POWIETRZA Rys. 1. Fig. 1. Schemt stnowisk do dń rozkłdu podłużnego rozpylonej strugi Digrm of testing sttion for the reserch on longitudinl distriution of tomised strem Do dń przyjęto nstępujące prmetry prcy rozpylcz: ciśnienie roocze: 0,3 MP wysokość prcy: 0,4; 0,5; 0,6 m, kąt odchyleni rozpylcz: 0; 10; 0; 30, 40 stopni. Anliz wyników Wyniki rzeczywistych rozkłdów opdłej rozpylnej cieczy przy zstosowniu stnowisk dwczego przedstwiono n rysunkch nr, 3, 4, 5, 6, ntomist wyniki teoretycznych oliczeń n podstwie przyjętego modelu tetrycznego przedstwiono n rysunkch nr, 3, 4, 5, 6. Przeiegi dystryunt rozkłdów teoretycznych przedstwiono n rysunku nr 7, ntomist wskźniki skośności A jko miry przyliżeni rozkłdów teoretycznych i rzeczywistych zostły podne n rysunkch. 67

4 0,3000 0,500 0,000 0,1500 Kąt 0 0,0500 0,75 0,5 0,175 0,15 0,075 0,05 0,05 0,075 0,15 0,175 0,5 Rys.. Fig.. Rozkłd podłużny rozpylonej strugi dl kąt ustwieni rozpylcz: γ = 0 : dni rzeczywiste, A = 0,5017, symulcj komputerow, A = 0,00054 Longitudinl distriution of tomised strem for tomiser setting ngle: γ = 0 : ctul reserch, A = , computer simultion, A = ,3000 0,500 0,000 0,1500 kąt 10 0,0500 0,375 0,35 0,75 0,5 0,175 0,15 0,075 0,05 0,05 0,075 0,15 Rys. 3. Fig. 3. Rozkłd podłużny rozpylonej strugi dl kąt ustwieni rozpylcz: γ = 10 : dni rzeczywiste, A = 0,036054, symulcj komputerow, A = 1,48665 Longitudinl distriution of tomised strem for tomiser setting ngle: γ = 10 : ctul reserch, A = , computer simultion, A =

5 Teoretyczny i rzeczywisty rozkłd... 0,500 0,000 0,1500 Kąt 0 0,0500 0,55 0,475 0,45 0,375 0,35 0,75 0,5 0,175 0,15 0,075 0,05 0,05 0,075 Rys. 4. Fig. 4. Rozkłd podłużny rozpylonej strugi dl kąt ustwieni rozpylcz: γ = 0 : dni rzeczywiste, A = 0,1619, symulcj komputerow, A = 1,78994 Longitudinl distriution of tomised strem for tomiser setting ngle: γ = 0 : ctul reserch, A = , computer simultion, A = ,500 0,000 0,1500 Kąt 30 0,0500 0,575 0,55 0,475 0,45 0,375 0,35 0,75 0,5 0,175 0,15 0,075 0,05 0,05 Rys. 5. Fig. 5. Rozkłd podłużny rozpylonej strugi dl kąt ustwieni rozpylcz: γ = 30 : dni rzeczywiste, A = 0,03044, symulcj komputerow, A = 1,56154 Longitudinl distriution of tomised strem for tomiser setting ngle: γ = 30 : ctul reserch, A = , computer simultion, A =

6 0,1800 0,1600 0,1400 0,100 0,0800 0,0600 0,0400 0,000 Kąt 40 0,75 0,675 0,65 0,575 0,55 0,475 0,45 0,375 0,35 0,75 0,5 0,175 0,15 0,075 0,05 Rys. 6. Fig. 6. Rozkłd podłużny rozpylonej strugi dl kąt ustwieni rozpylcz: γ = 40 : dni rzeczywiste, A = 0,3789, symulcj komputerow, A = 1,9834 Longitudinl distriution of tomised strem for tomiser setting ngle: γ = 40 : ctul reserch, A = , computer simultion, A = N rysunkch przedstwiony zostł rozkłd opdłej cieczy z rozpylcz wyrżony stosunkiem cieczy zmierzonej V w dnej rynience do cłości wyprysknej cieczy Vc i oznczono ten stosunek V/Vc. Metodę tą zstosowno y uniknąć łędów, które y wynikły ze zmiennej ilości cieczy jk widomo wykorzystywnej do rozpylni. Poniewż, jk widć wrz ze zminą ciśnieni zmienino wypływ, więc przy jednkowym czsie pomiru ilość cieczy uchwyconej w rynienkch ył zmienn. Rys., przedstwi rzeczywisty i teoretyczny rozkłd rozpylonej cieczy w przypdku gdy rozpylcz ustwiony ył pionowo nd opryskiwną powierzchnią. Widć, że przy ustwieniu rozpylcz pionowo nd opryskiwną powierzchnią odnotowno mniej więcej tką smą ilość cieczy po ou stronch płszczyzny symetrii. Różnice w wysokości poszczególnych histogrmów wynikją z metodycznych złożeń doświdczeni. Wykres rozkłdu rzeczywisty rozpylonej strugi przedstwi wychwyconą rozpyloną strugę, której spektrum wielkości kropli yło rdzo szerokie. Ntomist wykres teoretyczny przedstwi rozkłd tki jky w rozpylonej strudze yły reprezentowne tylko jedną wielkością kropli o tzw. średniej średnicy ojętościowej (MVD). N rysunkch 3, 4, 5 i 6 zostły przedstwione rzeczywiste i teoretyczne rozkłdy podłużne opdłej rozpylonej strugi w przypdkch gdy rozpylcz ył odchylny od pionu o 10, 0, 30 i 40. N przedstwionych wykresch rozkłdów rzeczywistych widć, że chrkter tych rozkłdów nie uległ zminie przy zminie kąt ntomist ms cieczy przesuwł się zgodnie z kierunkiem wychyleni. Przy rozkłdch rzeczywistych widć dość wyrźną zminę rozkłdu, któr ył njrdziej widoczn przy odchyleniu rozpylcz o kąt 40 niemniej jednk wskźniki skośności wykzują dość dore dopsownie tych rozkłdów do rzeczywistego rozkłdu opdu. Cł ms rozpylonej cieczy przesuw się tk jk w przypdku wykresów rzeczywistych, w stronę odchylni rozpylcz. Wpływ zminy kąt odchyleni n zminę teoretycznego rozkłdu zoserwowć możn n wykresie (rys. 7) przedstwijącym przeiegi dystryunt rozkłdu przy symulcji teoretycznej. 70

7 Teoretyczny i rzeczywisty rozkłd... Rys. 7. Przeiegi dystryunt rozpylnej cieczy dl róznych kątów przyjętych w dnich symulcj komputerow Fig. 7. Trjectories of tomised liquid cumultive distriution functions for vrious ngles ssumed in the reserch computer simultion Wnioski 1. Porównnie wyników dń lortoryjnych rozkłdów opdu rozpylonej cieczy orz wyników oliczeń teoretycznych wykzło duże podoieństwo. Potwierdzone to zostło przeiegmi dystryunt orz wskźnikmi skośności.. Biorąc pod uwgę duże podoieństwo rozkłdów teoretycznych i rzeczywistych opdu cieczy przy zmiennym ustwieniu rozpylcz i różnych zstosownych ciśnienich możn sądzić, że wnioskownie o prwdopodonym rozkłdzie rozpylnej cieczy n podstwie przedstwionych rozwżń teoretycznych jest uprwnione i potwierdzone uzysknymi wynikmi dń. 3. Mimo odchylni płszczyzny rozpylni rozpylcz w zkresie 040 stopni nie zmieni się istotnie chrkter rozkłdu podłużnego rozpylonej strugi dl wszystkich przyjętych wysokości rozpylni i ciśnień rooczych. Rozkłd zliżony do normlnego zostł zchowny nwet przy skrjnych przyjętych wrtościch ustwieni rozpylcz. Biliogrfi Frooq M., Slyni M Modeling of Spry Penetrtion nd deposition on Citrus tree Cnopies. Trnsktion of the ASAE. Vol. 47(3). s Łuczyck D., Szewczyk A., Wilczok G The effect of ngle of spry jut devition in the ir movement on the longitudinl spry distriution. Interntionl Conference. Environmentlly Friendly Spry Appliction Techniques. 46 Octoer. Wrsw. Polnd. Rosemrie R Adrift verschiedener Düsen. 50 Lndtechnik. s

8 THEORETICAL AND ACTUAL LIQUID DISTRIBUTION FOR SELECTED ATOMISER SETTING PARAMETERS Summry. The reserchers developed mthemticl model descriing motion of tomised liquid molecule, consisting of system of three equtions. Specil testing sttion ws designed in order to verify the determined model, which llowed to otin liquid longitudinl distriution for tomiser working prmeters tken for the tests. Otined results showing ctul distriutions of tomised liquid were compred to the distriutions otined from model computtions. Comprison of the results otined during lortory tests of tomised liquid distriutions nd the results of theoreticl computtions proved high similrity of oth. Key words: sprying technique, field crops, liquid distriution, mthemticl model Adres do korespondencji: Antoni Szewczyk, emil: Instytut Inżynierii Rolniczej Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocłwiu ul. Chełmońskiego 37/ Wrocłw 7