Розділ 4

люваною поверхнею, швидкості вітру і обернено пропорційна швид- кості руху краплини під дією сили тяжіння. При цьому з виразу (4.27) випливає, що зменшення діаметра краплин за лінійною за- лежністю спричинює зменшення швидкості осідання за квадратною залежністю. Це підтверджується також результатами дослідів:

Розмір краплин, мкм	500	250	100	50	10
Швидкість осідання, м/с	2,8	0,94	0,27	0,07	0,003

Крім того, слід ураховувати чинник випаровування краплин під час їх руху в повітряному потоці. Отже, обґрунтовуючи оптимальну дисперсність, потрібно враховувати спосіб обприскування (звичайне, малооб’ємне, ультрамалооб’ємне), вид шкідливих об’єктів (комахи, хвороби, бур’яни тощо), типи робочих рідин (водні розчини, емульсії, масляні розчини і т.д.) та здатність їх до випаровування. Для кращої ефективності при обробці бур’янів рекомендується використовувати грубодисперсне розпилення, при якому зменшується небезпека зне- сення гербіцидів на сусідні ділянки. У боротьбі зі шкідливими кома- хами і хворобами більшої ефективності можна досягти при дрібно- дисперсному розпиленні. Проте, щоб уникнути знесення дрібних краплин на значні відстані, потрібно застосовувати примусове осі- дання і в робочі розчини добавляти речовини, які знижують випаро- вувальну здатність краплин, або застосовувати зв’язані аерозолі.

4.2.Технологічний розрахунок робочих органів обприскувачів

4.2.1. Розрахунок параметрів баків і мішалок

Баки обприскувачів виготовляють у вигляді горизонтально роз- міщеного циліндра з поперечним перерізом у вигляді кола чи еліп- са, яке має плоскі або сферичні передню і задню стінки. Місткість бака залежить від типу обприскувача і його продуктивності, яку розраховують за умови забезпечення роботи обприскувача упродовж половини або цілої зміни. Об’єм баків обчислюють за такими залеж- ностями:

y для циліндричних баків зі сферичними днищами

V	=	πd2 (l + l		)+1,047l3	;	(4.29)
б		4	1	1

y для циліндричних баків із плоскими днищами

V = πd2 l;

(4.30)

б	4

186

Основи теорії та розрахунку машин для захисту рослин

y для баків з еліптичним поперечним перерізом і сферичними днищами

V	=	πd d	(l + l	)+1,047l3	;	(4.31)
б		4 1 2	1	1

y для баків з еліптичним поперечним перерізом і плоскими дни- щами

V	=	πd d l,	(4.32)
б		4 1 2

де Vб — об’єм бака, м3; l, l1 — відповідно довжина основної частини і дна (висота сегмента) резервуара, м; d1 , d2 — відповідно довжина

осей еліпса поперечного перерізу, м; d — діаметр циліндричного резервуара, м.

Щоб забезпечити сталу концентрацію робочих рідин у баках, їх безперервно перемішують за допомогою механічних (лопатевих або гвинтових) та гідравлічних мішалок. Механічні лопатеві мішалки монтують на висоті 10…15 мм, а гідравлічні — на висоті 20…50 мм від дна бака. Інтенсивність перемішування робочої рідини оціню- ють коефіцієнтом циркуляції kц:

kц = Q /Vб,

(4.33)

де Q — продуктивність мішалки, м3/с; Vб — об’єм бака, м3. Продуктивність механічної мішалки Qм, м3/с, визначають за фор-

мулою

Q = 2πr1l1 v1 sin α1 n1 = 2πr2l2 v2 sin α2 n2 ,

(4.34)

де r1 , r2 — радіус відповідно внутрішнього і зовнішнього кіл лопа- тей, м; l1 , l2 — ширина лопаті відповідно на вході та виході ріди- ни, м; n1 , n2 — кількість пар лопатей; v1, v2 — абсолютні швидкості

рідини відповідно на вході та виході, м/с; α1, α2 — кут між напрям-

ком відповідно абсолютної і колової швидкостей на вході та виході. Продуктивність гідравлічної мішалки Qг, м3/с, визначають за фор-

мулою

Q =	πd2	(4.35)
	с v,
г	4

де dс — діаметр сопла, м; v — швидкість потоку рідини, м/с.

Швидкість потоку рідини можна обчислити, якщо відомий тиск рідини в гідравлічній системі обприскувача:

187

Розділ 4

P =

v2

(1 + k ),

(4.36)

2g с

де kc — коефіцієнт місцевого опору сопла, який залежить від напо-

ру, діаметра і якості обробки отвору.

Швидкість робочого потоку v гідравлічної мішалки можна ви- значити за формулою

	v = ε	2∆P	,	(4.37)
		ρ

де ∆P — перепад напору (різниця тиску) перед входом в мішалку (ежектор) і біля вихідного перерізу сопла, Па; ε ≈ 0,97 — коефіцієнт, який ураховує вплив на швидкість витікання гідравлічного опору і нерівномірності розподілу швидкостей у стисненому струмені.

Якщо продуктивність мішалки задано наперед, то з виразу (4.35) можна дістати розрахункову формулу для визначення діаметра сопла.

Оскільки швидкість робочого потоку, створюваного мішалками, зменшується внаслідок тертя рідини об стінки бака, то коефіцієнт циркуляції kц тим менший, чим довший бак.

4.2.2. Розрахунок параметрів насосів

Подачу поршневих і плунжерних насосів qн, л/хв, визначають за формулою

q	=	πd2 snzη ,		(4.38)
н		4	н

де d — діаметр поршня або плунжера, дм; s — довжина ходу порш- ня або плунжера, дм; n — кількість подвійних ходів поршня або плунжера за 1 хв; z — кількість циліндрів; ηн ≈ 0,85…0,90 — коефі-

цієнт об’ємного наповнення циліндрів насоса.

Повний коефіцієнт корисної дії поршневих і плунжерних насосів

η = ηгη0ηм,

(4.39)

де η — повний ККД насоса; ηг = 0,70…0,98 — гідравлічний ККД на- соса, який характеризує гідравлічний опір; η0 = 0,85…0,98 —

об’ємний ККД, який характеризує втрати рідини через нещільності; ηм = 0,85…0,95 — механічний ККД насоса, який ураховує тертя у

з’єднаннях.

Для приведення в дію поршневого і плунжерного насосів потріб- на потужність N, кВт, яку визначають за формулою

188

Основи теорії та розрахунку машин для захисту рослин

	N =	10−7	qдP	,	(4.40)
		6	η

де qд — дійсна подача насоса, л/хв; P — тиск рідини в напірній сис-

темі, Па; η = 0,60…0,75 — повний ККД насоса.

Теоретичну подачу qт, м3/хв, шестеренного насоса обчислюють за формулою

qт = 3,54 (dз2 −dв2 )bn,

(4.41)

де dз, dв — діаметр кола відповідно виступів і впадин шестерні, м;

b — ширина шестерні, м; п — частота обертання шестерні, хв–1. Дійсна подача qд шестеренного насоса

qд = qтη0 ,

(4.42)

де η0 = 0,80…0,85 — об’ємний ККД насоса.

4.2.3. Розрахунок параметрів розпилювальних пристроїв

Розпилювальні пристрої забезпечують подрібнення дозованої кі- лькості робочої рідини на дрібні краплини і транспортування їх на оброблювані об’єкти. Витрату робочої рідини обприскувачем за 1 хв, л/хв, відповідно до вибраних технологічних параметрів визначають за формулою

q =	QBv	,	(4.43)
	600

де Q — норма витрати робочої рідини, л/га; B — ширина робочого захвату машини, м; v — робоча швидкість агрегату, км/год.

Підрахована витрата робочої рідини за 1 хв завжди має бути меншою за подачу насоса обприскувача q < qн. Якщо ця умова не

виконується, то потрібно змінити технологічні параметри, зокрема швидкість руху агрегату v або ширину захвату В при використанні вентиляторного розпилювального пристрою.

Залежно від типу розпилювального пристрою (штанговий, вен- тиляторний), вибраної схеми обприскування (суцільне або стрічко- ве), а також отримання бажаної дисперсності розпилення (дрібноди- сперсне у боротьбі зі шкідниками та хворобами; грубодисперсне у боротьбі з бур’янами) визначають кількість розпилювальних нако- нечників і підраховують витрату робочої рідини через один розпи- лювач за 1 хв, л/хв:

q = q		,	(4.44)
1	n

189

Рис. 4.7. Схема вільного затопленого струменя повітря:

1 — полюс струменя; 2 — ядро потоку; 3 — перехідний переріз; І — початковий промі- жок струменя; ІІ — основний проміжок струменя

Розділ 4

де q — витрата рідини за 1 хв через всі розпилювачі, л/хв; n — виб- рана кількість розпилювачів, шт.

Необхідна витрата робочої рідини за 1 хв через один розпилювач забезпечується площею перерізу вихідного сопла розпилювача та швидкістю витікання рідини із сопла. У загальному випадку витра- ту робочої рідини за 1 хв через один розпилювач можна визначити за формулою

q1 = 0,06µS 2gp,

(4.45)

де µ — коефіцієнт витрати, який залежить від типу розпилювача; S — площа вихідного отвору розпилювача, мм2; g — прискорення вільного падіння, м/с2; p — тиск робочої рідини на вході в розпилю- вач, м вод. ст.

Як правило, в інструкціях до обприскувачів наведено таблиці з розрахованою витратою рідини за 1 хв через один розпилювач, за якими легко знайти відповідний їй діаметр вихідного отвору розпи- лювача і тиск робочої рідини.

Аеродинамічна суміш маси дрібних краплин рідкого отрутохімі- кату, яка виходить із сопла розпилювача, і навколишнього повітря утворюють робочий потік. У цьому потоці краплини транспортува- тимуться штанговими розпилювальними пристроями під дією по- чаткової швидкості, сили тяжіння і сил турбулентної дифузії в при- земному шарі.

Для ефективнішого осідання дрібних краплин на оброблювані об’єкти використовують спрямовувальні повітряні потоки (примусо- ве обсаджування часточок розпиленої рідини).

Спрямовувальні повітряні потоки застосовують також для транс- портування розпилених часточок на значні відстані (дистанційне нанесення розпиленої рідини).

Щоб створити спрямовувальний повітряний потік, машини для захисту рослин обладнують відцентровими або осьовими вентилято-

рами.

Повітряний потік, який ви- ходить із сопла вентилятора, має вигляд вільного затопле- ного струменя (рис. 4.7). Якщо вітру немає, то цей струмінь розширюється пропорційно відстані від сопла, залучаючи до руху часточки навколиш- нього повітря, швидкість його зменшується у певній залеж- ності від відстані. Вільний затоплений струмінь має два проміжки — початковий і ос-

190

Основи теорії та розрахунку машин для захисту рослин

новний. Початковий проміжок характеризується ядром потоку, швидкість якого є сталою і дорівнює початковій на виході із сопла (v0 = const). У будь-якому поперечному перерізі за межами ядра по-

току у міру віддалення від осі швидкість потоку зменшується, дося- гаючи нуля на межі. На основному проміжку осьова швидкість у міру віддалення від сопла зменшується і може бути визначена за такою емпіричною залежністю:

vx = 0,48v0 / (ax / d + 0,145),

(4.46)

де vx — швидкість повітряного потоку на відстані x від вихідного сопла, м/с; v0 — швидкість повітряного потоку на виході із сопла,

м/с; а = 0,07…0,14 — коефіцієнт турбулентності струменя; x — від- стань від сопла, м; d — діаметр сопла, м.

Продуктивність вентилятора Qв, м3/с,

Qв = Svc ,

(4.47)

де S — площа вихідного отвору сопла, м2; vc = (0,75…1,0)v0 — серед-

ня швидкість повітряного потоку на виході із сопла, м/с.

При використанні повітряних потоків для транспортування роз- пиленої рідини (обприскування садів, виноградників, хмільників) важливим є значення основного проміжку струменя Х. Так, для са- дів основний проміжок можна визначити за формулою

X =	H2		B 2			(4.48)
		+	2		,

де Н — максимальна висота дерев, м; В — ширина міжрядь у саду, м. Для того щоб краплини отрутохімікатів проникали в середину крони дерева і осідала на його листках, повітряний потік повинен мати запас кінетичної енергії, тобто певну швидкість при входженні у крону. Дослідами встановлено, що за швидкості повітряного пото- ку 5…6 м/с листки, повернувшись навколо черешка, повністю від- хиляються і займають стійке положення, а за швидкості понад

35м/с — починають пошкоджуватись.

Для проникнення повітряного потоку в середину крони доросло-

го дерева і обробки листків з обох боків його швидкість при вході в густу крону має становити 20 ≤ vx ≤ 35 м/с; у розріджену крону

10 ≤ vx ≤ 20; у виноградні кущі й кущі хмелю — 8 ≤ vx ≤ 15 м/с.

Отже, користуючись формулою (4.46), можна визначити початко- ву швидкість повітряного потоку на виході із вентилятора, м/с:

191