Рис. 4.3. Схема авіаційного роз- пилювача:

1 — сопло гідравлічного розпилю- вача; 2 — підкрильна штанга; 3 — крило літака

Основи теорії та розрахунку машин для захисту рослин

танту ( Wеk = 8…12):

Wеk =	ρ u2d	,	(4.8)
	к
	σ

де ρк — щільність повітряного пото-

ку, г/см3; и — початкова швидкість краплини відносно газу, см/с; d — початковий діаметр краплини, см; σ — поверхневий натяг рідини, г/с2.

Критерій Вебера характеризує відношення аеродинамічної сили, що діє на краплю, до сили поверх- невого натягу і, зважаючи на склад-

ність процесу подрібнення крапель, не може бути єдиною констан- тою цього процесу. Навіть у геометрично та динамічно подібних си- стемах подрібнення краплини, яка рухається в газоподібному чи рідкому середовищі, характеризується не одним, а кількома визна- чальними, безрозмірними критеріями відповідно до кількості зада- них розмірних величин і π-теореми теорії подібності.

4.1.2. Утворення електрично заряджених аерозолів

Застосування електронно-іонної технології, що ґрунтується на використанні силової взаємодії електричних полів і зарядів, пов’язане з проблемою забезпечення рівномірного осідання краплин пестициду на всій листовій поверхні (на верхній і нижній частинах листочків, усередині крони дерева та в її зовнішніх підвітряних і навітряних частинах).

Ефективний спосіб підвищення рівномірності обробки полягає в наданні часточкам електричних зарядів і в проведенні покриття в електричному полі, коли заряджені часточки, рухаючись по силових лініях електричного поля, створюваного між розпилювачем і росли- нами, відносно рівномірно осідають як на верхній, так і на нижній поверхнях листків. При цьому часточки мають бути уніполярно за- ряджені, тобто мати електричний заряд одного знака.

Для утворення уніполярно заряджених аерозолів застосовують дві різні схеми. Перша схема передбачає розпилення рідини одним з розглянутих вище способів (при витіканні рідини з отворів під тис- ком, або в потоці повітря, або за допомогою обертового розпилюва- ча). Після розпилення рідини (або порошку) заряд надається часточ- кам унаслідок проходження їх через напрямний потік йонів (у полі коронного розряду). За другої схеми розпилення здійснюється з ви- користанням не механічних, а електричних сил (контактна заряд- ка, при якій рідина контактує з гострою кромкою розпилювача, що

175

Розділ 4

перебуває під високою напругою; на гострій кромці відбувається не тільки зарядка рідини, а й подрібнення її під дією електричних сил). Можливий також проміжний спосіб, за якого електричні заря- ди наводяться на поверхню рідинної плівки перед її розпиленням (індукційний спосіб). При цьому електризація здійснюється під час розпилення, як і за контактного способу. Проте вона недостатньо впливає на процес розпилення, і краплі утворюються переважно в результаті взаємодії аеродинамічних сил, сил поверхневого натягу і в’язкості, а електричні сили відіграють другорядну роль.

За індукційного способу в тонкій рухомій плівці провідникової (йонізованої) рідини створюється електричне поле, яке спричинює потік йонів. Йони одного знака потрапляють на поверхню рідинної

	плівки, а протилежного —
	на заземлений електрод, і
	відповідно	заряди		стіка-
	ють у землю.		аероди-
	Застосовують
	намічний	і відцентровий
	способи. За аеродинаміч-
	ного способу (рис. 4.4, а)
	повітря, яке рухається з
	великою швидкістю крізь
	вузький зазор між зов-
	нішнім ізольованим кіль-
	цем 1 і внутрішнім зазем-
	леним циліндром 2, захо-
Рис. 4.4. Схеми аеродинамічного (а)	плює провідникову			ріди-
і відцентрового (б) способів індукційної	ну, яка витікає з кільцевої
зарядки:	щілини 3 у вигляді тонкої
1 — зовнішнє ізольоване кільце; 2 — внутрішній
заземлений циліндр; 3 — кільцева щілина; 4 —	заземленої плівки і руха-
заземлений конус; 5 — тонка плівка рідини; 6 —	ється в напрямку		потоку
заряджений конічний електрод	повітря. Заряджене кіль-
	це 1 безперервно		індукує

на поверхні плівки електричні заряди. Після розпаду плівки в по- вітрі ці заряди розподіляються по поверхні утворюваних краплин, тобто досягається уніполярна електризація туману (заряди проти- лежного знака стікають через циліндр 2 у землю).

Систему рівнянь електричного поля в розглядуваному випадку

можна звести до рівняння
Eп − εpEp = 4πS,	(4.9)

де Еп — напруженість поля в повітряному зазорі між зарядженим кільцем і поверхнею рідинної плівки; εр — діалектична константа

176

Основи теорії та розрахунку машин для захисту рослин

рідини; Ер — напруженість поля в рідинній плівці; S — щільність

вільних зарядів на поверхні рідинної плівки. Зауважимо, що

Eп = Vп / hп; Ep = Vp / hp ,

при цьому

Vп +Vp = V ; hп + hp = h,

де Vп і Vр — різниця потенціалів у повітряному потоці і в рідинній плівці; V — сумарна різниця потенціалів; hп — повітряний зазор; hр — товщина рідинної плівки; h — сумарна величина зазору між

кільцем і циліндром.

Сила зарядного струму, який проходить через рідинну плівку,

Ip = 2πrипS,

де r — радіус циліндра; ип — швидкість руху поверхні плівки. За законом Ома:

Vp = Rp Ip = Ip ωphp / 2πrL + (α1 + α2 )2πrL ,

де Rр — опір рідинної плівки; ωр — питомий опір рідини; α1 і α2 —

питомі опори на поверхнях поділу фаз; L — глибина кільцевого за- зору.

Використовуючи ці співвідношення, після нескладних перетво- рень можна дістати вираз для зарядного струму. Якщо обмежитися

важливим для практики випадком εрЕр Еп ≈ V / h, тобто випад-

ком добре провідникової рідини, то рівняння для зарядного струму можна записати так:

Ip = rVuп / 2h.

(4.10)

Для визначення залежності між швидкістю руху поверхневої плівки ип і параметрами процесу було розглянуто рух рідинної плів-

ки в аеродинамічному розпилювачі (див. рис. 4.4, а), що дало мож- ливість отримати рівняння

	Qp	µαραи3	(4.11)
ип(X =L) = 0,576		L .
	πµr

Підставивши значення ип у вираз (4.10) і ввівши емпіричний ко- ефіцієнт k, можна дістати залежність між силою зарядного струму і

177

Розділ 4

основними параметрами процесу, які легко піддаються вимірюван- ню:

	Ip =	0,288kV	rQp	µαραu3 .	(4.12)
		h	πµ
				L

Експериментальною перевіркою показано узгодження з теорією при k = 2,4.

За відцентрового способу індукційної зарядки (рис. 4.4, б) провід- никова рідина безперервно надходить у центр заземленого конуса 4, що обертається, і розтікається по його поверхні у вигляді тонкої плівки 5.

Під дією відцентрових сил ця плівка рухається до периферії ко- нуса 4 і, зриваючись з його кромки, розпадається на дрібні крап- линки. Заряджений конічний електрод 6, що обертається разом з конусом 4, безперервно індукує на поверхні плівки електричні за- ряди. У разі розпаду плівки в повітрі ці заряди розподіляються по поверхні утворюваних краплинок, тобто, як і за аеродинамічного способу, досягається уніполярна електризація туману (заряди про- тилежного знака стікають через конус 4 у землю).

Отже, за відцентрового способу силу зарядного струму, який про- ходить через плівку, у разі добре провідникової рідини

(εрЕр Еп ≈ V / h) також визначають за формулою (4.10):

Ip = rVuп / 2h,

де r — радіус кромки конуса.

Для швидкості руху поверхні плівки ип залежно від параметрів процесу В.Ф. Дунський вивів таку залежність:

и		2	2 1 / 3	(4.13)
	=	9ρω sin ϕQ	,
п		2
		32π µR

де ϕ — кут при вершині конуса (для гладенького диска sin ϕ = 1). Підставивши значення uп у вираз (4.10), отримаємо шукану за-

лежність між силою зарядного струму і основними параметрами процесу:

				RV	9ρω2 sin ϕQ2		(4.14)
	I	p	=			.
					2
				2h	32π µR

Експериментальна перевірка цієї залежності показала, що вона з допустимою точністю описує результати експериментів без вве- дення будь-яких поправочних коефіцієнтів.

178