Nous présentons des protocoles à utiliser dans la mesure de la taille des gouttelettes pulvérisées à partir de buses agricoles utilisées dans les deux applications agrochimiques aériennes et terrestres sur la base. Ces méthodes présentées ont été développées pour fournir la taille des gouttelettes de données cohérente et reproductible à la fois inter et intra-laboratoire, en utilisant des systèmes de diffraction laser.
Article de méthode
Mesure de pulvérisation Taille des gouttelettes de Buses agricoles Utilisation Laser Diffraction
Dans cet article
Résumé
Résumé
Lorsque vous faites une demande de tout matériel de protection des cultures, comme un herbicide ou pesticide, l'applicateur utilise une variété de compétences et d' informations pour faire une demande afin que la matière atteigne le site cible (c. -à- plante). Informations critique dans ce processus est la taille des gouttelettes qu'une buse de pulvérisation particulière, la pression de pulvérisation, et la combinaison de la solution de pulvérisation génère, comme la taille des gouttelettes influe grandement sur l'efficacité du produit et de la façon dont les pulvérisation se déplace à travers l'environnement. Les chercheurs et les fabricants de produits utilisent couramment l'équipement de diffraction laser pour mesurer la taille des gouttelettes pulvérisées en laboratoire souffleries. Le travail présenté ici décrit les méthodes utilisées dans la fabrication de pulvérisation de gouttelettes mesures de taille avec des équipements de diffraction laser pour les scénarios à la fois au sol et d'application aérienne qui peuvent être utilisés pour assurer la précision inter et intra-laboratoire, tout en minimisant le biais d'échantillonnage associés aux systèmes de diffraction laser. Maintenir critique mesure dipositions et le flux d'air en même temps tout au long du processus de test est la clé de cette précision. analyse en temps réel de la qualité des données est également essentielle pour prévenir l'excès de variation dans les données ou l'inclusion étrangère de données erronées. Certaines limites de cette méthode comprennent des buses de pulvérisation atypiques, des solutions de pulvérisation ou les conditions d'application qui se traduisent par des flux de pulvérisation qui ne pulvérisent pas pleinement dans les distances de mesure discutés. l'adaptation réussie de cette méthode peut fournir une méthode très efficace pour l'évaluation des performances des buses d'application de pulvérisation agrochimique sous une variété de paramètres opérationnels. Aussi discuté sont possibles considérations de conception expérimentales qui peuvent être inclus pour améliorer la fonctionnalité des données recueillies.
Introduction
Lors de toute demande de pulvérisation agrochimique, les principales préoccupations veillent à l'efficacité biologique maximale tout en minimisant tout mouvement hors cible et de l'impact négatif sur l'environnement associé ou tout autre dommage biologique non-cible. L'un des principaux facteurs à considérer lors de la mise en place de tout pulvérisateur, avant une application, est la taille des gouttelettes, qui a longtemps été reconnu comme l'un des principaux paramètres qui influent sur l'ensemble dépôt de pulvérisation, l'efficacité et la dérive. Bien qu'il existe un certain nombre d'autres facteurs qui ont un impact potentiellement dépôt de pulvérisation et la dérive, la taille des gouttelettes est l'un des plus faciles à changer pour répondre aux besoins d'un scénario d'application donné. La taille des gouttelettes de toute buse de pulvérisation agricole est influencée par un certain nombre de facteurs, y compris, mais sans s'y limiter, le type de buse, la buse taille de l'orifice, la pression de pulvérisation et la solution de pulvérisation propriétés physiques. Avec des applications aériennes, l'influence supplémentaire de cisaillement de l'air résultant de la vitesse de l'avion et lal' orientation du rapport de la buse pour que airshear, provoque la rupture secondaire des sprays quittant les buses 1. Avec tous ces facteurs, les applicateurs sont confrontés à la tâche difficile de faire la sélection des buses approprié et des décisions de configuration opérationnelles qui assurent que tous les produits de pesticides étiquettes sont respectées et que la taille des gouttelettes pulvérisées résultant est telle que le dépôt sur la cible et l'efficacité biologique sont maintenues tout en minimisant hors cible mouvement. Le but de cette méthode est de fournir des renseignements clairs et concis sur la taille des gouttelettes résultant des différentes combinaisons qui influent sur les facteurs pour appuyer les décisions opérationnelles d'un applicateur.
Bien qu'il existe un certain nombre d'instruments disponibles pour mesurer la taille des gouttelettes de sprays, des mesures à partir des buses de pulvérisation agrochimiques sont généralement soit par diffraction laser, des images, ou la phase doppler basée 2. Les méthodes basées sur l'imagerie et la phase doppler sont des méthodes de comptage des particules individuelles,ce qui signifie que les petites zones à l' intérieur du nuage de pulvérisation se concentrent sur, avec des particules individuelles étant mesurée 3. Alors que les méthodes de diffraction laser prennent une mesure d' ensemble, ce qui signifie la distribution d'un groupe de particules est rapidement mesurée 3. Bien que ces méthodes diffèrent en principe, à la configuration et l' utilisation appropriée, des résultats comparables peuvent être obtenus 4. méthodes de diffraction laser ont été largement adopté par la communauté des applications agricoles en raison de la facilité d'utilisation, la capacité à rapidement mesure de haute nombre sprays de densité et de la grande plage de mesure dynamique. En tant que mesure d'ensemble est effectué, un seul déplacement d'un jet de pulvérisation à travers la ligne de mesure est tout ce qui est nécessaire pour une taille de gouttelettes composite de l'ensemble du jet. Cela permet une évaluation efficace de la taille des gouttelettes à partir d'un grand nombre de buses de pulvérisation et des combinaisons de paramètres opérationnels. Par comparaison, les méthodes de comptage des particules individuelles se concentrent nécessairement beaucoup plus petites zones d'esprithin un nuage de pulvérisation afin de capturer des particules individuelles, ce qui signifie que plusieurs points de mesure doivent être évalués et combinés pour retourner un résultat composite. Cela nécessite beaucoup plus de temps, d'efforts et de solution de pulvérisation pour évaluer un panache de pulvérisation simple que les méthodes à base de diffraction laser. Le volume de pulvérisation accrue nécessaire peut présenter un problème important si les produits réels de pesticides sont testés en raison de l'augmentation des coûts des matériaux utilisés et les coûts d'élimination. Cependant, les procédés de comptage de particules individuelles offrent l'avantage de fournir un échantillon temporel, en ce qu 'elles mesurent le nombre de gouttelettes par unité de temps passant à travers un volume d'échantillon, alors que la diffraction laser fournit un échantillonnage spatial que la mesure est proportionnelle au nombre de gouttelettes à l'intérieur un volume donné 5. toutes les vitesses de gouttelettes dans un indiquées ont été pulvérisent les mêmes, les méthodes donneraient des résultats identiques. Cependant, pour la plupart des systèmes de pulvérisation de gouttelettes de vitesses sont corréléesà la taille des gouttelettes, ce qui entraîne un biais avec des méthodes d'échantillonnage spatiales 6.
Surmonter ce biais spatial à partir de mesures de diffraction laser à travers la méthodologie de test appropriée est un élément essentiel de l' évaluation de pulvérisation taille des gouttelettes à partir de buses de pulvérisation agricoles 4. La polarisation spatiale est réduite lors de l' essai des buses dans un courant d' air simultanée de 13 m / sec et à l'emplacement de mesure situé à une distance appropriée de la buse, comme la combinaison de ces deux résultats des paramètres dans des vitesses de gouttelettes homogènes à travers le nuage de pulvérisation 4. En outre, la polarisation spatiale est faible (5% ou moins) pour le test des buses d' antenne en raison des vitesses élevées simultanées évaluées 7,8. Pour déterminer la méthode d'essai optimale pour réduire le biais spatial avec nos installations en soufflerie actuelles vitesse basse et haute, la série de buses de référence utilisée pour déterminer pulvérisation agricole classifications de taille 9 ont été évalués pour la taille des gouttelettes uchanter à la fois la diffraction laser et les méthodes d'imagerie 10. Dimensionnement évaluations ont été effectuées en vertu de multiples combinaisons de vitesse d'air simultanée et à distance de mesure (distance de la sortie de la buse au point de mesure), représentant de la gamme opérationnelle des installations existantes. Les mesures de diffraction laser ont été comparés aux résultats d'imagerie pour déterminer le biais spatial potentiel et la combinaison optimale de la distance de mesure et la vitesse concurrente a été choisie comme la procédure opérationnelle standard. Une distance de mesure de 30,5 cm et une vitesse simultanée de 6,7 m / s pour l' évaluation des buses de pulvérisation sol dans le bas tunnel du vent de vitesse réduite biais spatial à 5% ou moins 10. Biais spatiales de 3% ou moins ont été obtenus pour les évaluations de buses aériennes dans le tunnel à grande vitesse, pour toutes les vitesses testées, avec une distance de mesure de 45,7 cm 10. L'utilisation de ces méthodes standard, les auteurs ont également pu démontrer que le laboratoire de variabi laboratoirelité pourrait être minimisé, en fournissant des données de taille des gouttelettes interlaboratoires cohérentes 11.
Tous les tests de la taille des gouttelettes démontrée dans le cadre de ce travail a été effectué dans les installations de recherche pulvérisation atomisation de l'Unité de recherche sur les technologies d'application USDA-ARS-aérienne. Un système de diffraction laser est positionné en aval de la buse à des distances spécifiées dans la section protocole. Pour les essais de buse de sol, le système de diffraction laser a été configuré, en suivant les instructions du fabricant, d'avoir une gamme de taille dynamique de 18-3,500 um à travers 31 bacs 12. De même pour la buse d' antenne à tester le système a été configuré avec une gamme de taille dynamique de 9 à 1,750 um, également dans 31 bacs 12. Aerial pulvérisation évaluations de buses à base ont été réalisées dans l'air à grande vitesse pour simuler les conditions d'épandage aérien. buses de pulvérisation au sol ont été testées dans une plus grande section de tunnel de vent avec une seule vitesse concurrente pour réduire au minimum le spatiel biais de diffraction laser. Ajutages testés étaient positionnés en amont du système de diffraction laser aux distances données dans la section protocole. Buses sont montées sur une traverse linéaire permettant le jet de pulvérisation à déplacer verticalement à travers la zone de mesure pendant un cycle de mesure donné. Le protocole pour l'essai de la buse au sol décrit une expérience examinant trois buses typiques à deux pressions de pulvérisation lors du test du buse aérienne décrit une expérience examinant deux buses de pulvérisation typiques à deux pressions de pulvérisation et trois vitesses. Les deux scénarios de test utilisent un "vide actif" solution de pulvérisation, plutôt que de l'eau seulement, pour imiter les effets des solutions de pulvérisation du monde réel.
Protocole
1. Configuration préliminaire et alignement
- Avant tout essai, aligner les composants du système de diffraction laser suivant les directives fournies par le fabricant pour assurer la qualité de la fonctionnalité et des données système approprié.
- Suivez les consignes de sécurité appropriées associées à l'utilisation d'un laser de classe IIIa en évitant l'exposition directe des yeux. Utilisez l'équipement approprié de protection personnelle si des solutions actives de pulvérisation ingrédient chimiques sont utilisés.
2. Masse Buse Droplet Sizing
- Préparer le "vide actif" en ajoutant 47,5 ml (reflète un taux de mélange de 0,25% v / v) d'un agent tensioactif non ionique 90% à 19 L d'eau et bien mélanger à l'aide d'une tige d'agitation dans une perceuse sans fil. En fonction de la quantité de tests à faire, de plus grands volumes de vide actif peuvent être nécessaires.
- Verser le mélange de pulvérisation "actif blanc" dans les réservoirs sous pression en acier inoxydable, sceller le réservoir et fixer le tuyau de pression d'air d'entrée et la sortieTuyau liquide alimentant la buse de pulvérisation.
- Assurez-vous que la distance entre la sortie de la buse et la zone de mesure est de 30,5 cm (12 po) à l'aide d'un ruban à mesurer. Dans l'affirmative, continuer. Dans le cas contraire, régler en déplaçant le système de diffraction laser ou de la buse.
- Installer un 110 degrés buse à jet plat standard avec un orifice # 05 (noté une buse d'XRC11005) dans le corps de buse attaché au système traverse. Ajuster l'orientation de la buse de telle sorte que le grand axe de la buse à jet plat est orienté verticalement dans le tunnel, soit faire tourner la buse à l'intérieur de l'anneau de montage sur le clapet anti-retour ou en changeant la position du clapet anti-retour si la buse ne peut pas être tourné vers la position correcte.
- Allumez le tunnel de vent et de régler la vitesse à 6,7 m / s en ajustant la vitesse du ventilateur et la confirmation de la vitesse dans le tunnel à l'aide d'un anémomètre à fil chaud.
- Régler la pression de pulvérisation de 276 kPa (40 psi), en réglant la pression d'air entrant à l'aide d'une régle de pression en lignelateur. Confirmer que la pression à l'aide d'un manomètre électronique installé immédiatement en amont de la buse de pulvérisation.
- Placez la buse à la partie supérieure du tunnel en activant et en exécutant le déplacement linéaire à la position de haut plus avant de lancer le processus de mesure.
- Veiller à ce que tous les paramètres expérimentaux (buse, pression, solution, etc.) sont correctement enregistrées dans le logiciel d'enregistrement de données de système de diffraction laser en confirmant que les paramètres enregistrés sur la fenêtre de l' interface Paramètres utilisateur correspondent aux conditions d'essai.
REMARQUE: Cet écran d'enregistrement des paramètres de données peut varier selon l'instrument de diffraction laser. - Initier une mesure de référence en sélectionnant l'icône de mesure de référence dans le logiciel d'exploitation pour tenir compte des particules de poussière ou de fond.
- Initier le début du cycle de mesure. Selon le système de diffraction laser est utilisé, en quelques secondes est généralement nécessaire de focaliser le capteur avant l'initiAting le processus de mesure.
- Une fois que le système indique qu'il est prêt à commencer le processus de mesure, activer le jet en ouvrant la vanne d'alimentation en liquide sur le réservoir sous pression. Une fois que la pulvérisation est démarré, abaisser la buse à travers le faisceau laser en utilisant le mécanisme de translation jusqu'à ce que la totalité du jet de pulvérisation est passée à travers la zone de mesure. Désactiver la pulvérisation en fermant la vanne d'alimentation en liquide.
NOTE: Sur le système de diffraction laser utilisé par les auteurs, le processus de mesure réelle ne lance pas jusqu'à ce que la pulvérisation en passant par la zone de mesure permet d'obtenir une concentration optique de 0,5%, et se poursuit jusqu'à un temps écoulé de 10-12 sec est écoulé. Ces paramètres varient selon le système de diffraction laser et les paramètres utilisateur. - Répétez les étapes 2.7 à 2.11 pour un minimum de 3 répétitions. Déterminer si les répétitions supplémentaires sont nécessaires en calculant la moyenne et l' écart type pour la V0.1 D, D V0.5 et V0.9 D des trois répétitionset faire en sorte que l'écart type de 10% ou moins de la moyenne. Effectuer les répétitions supplémentaires que nécessaire pour répondre aux critères.
- Régler la pression de pulvérisation de 414 kPa (60 psi) et répétez les étapes 2.7 à 2.12.
- Répétez les étapes 02.06 à 02.12 pour chaque combinaison de buse et une pression supplémentaire d'intérêt.
- Exporter et enregistrer les données de taille de gouttelettes selon la méthode prévue dans le logiciel d'exploitation.
3. Buse aérienne Droplet Sizing
- Préparer le «actif en blanc" en ajoutant 47,5 ml d'un tensioactif non ionique de 90% à 19 L d'eau et bien mélanger à l'aide d'une tige d'agitation dans une perceuse sans fil.
REMARQUE: en fonction de la quantité de tests à faire, de plus grands volumes de vide actif peuvent être nécessaires. - Verser le mélange "actif blanc" de pulvérisation dans les réservoirs sous pression en acier inoxydable, sceller le réservoir et fixer le tube d'entrée de pression d'air et le tuyau de liquide sortant alimentant la buse de pulvérisation.
- Vérifiez que la distance bntre la sortie de la buse et la zone de mesure est de 45,7 cm (18 pouces) au moyen d'un ruban à mesurer. Dans l'affirmative, continuer. Dans le cas contraire, régler en déplaçant le système de diffraction laser à la distance requise de la tuyère.
- Installer un 20 degré buse à jet plat standard avec un n ° 15 orifice (noté comme une buse 2015) dans un clapet anti-retour et le corps de buse sur la section transversale de la rampe à la sortie du tunnel de vent. Faire en sorte que la buse soit positionnée correctement avec le corps de buse orienté horizontalement et parallèlement à l'écoulement d'air.
- Allumez le vent tunnel ventilateur et régler la vitesse à la sortie du tunnel à 53,6 m / sec (120 mph) et confirmer la vitesse en utilisant un tube de Pitot attaché à un indicateur de vitesse.
- Régler la pression de pulvérisation de 207 kPa (30 psi), en réglant la pression d'air entrant à l'aide d'un régulateur de pression en ligne.
- Placez la buse à la position supérieure de la traverse avant de lancer le processus de mesure.
- Veiller à ce que tous les paramètres expérimentaux (buse, pression,solution, etc.) sont correctement enregistrées dans le logiciel d'enregistrement de données de système de diffraction laser en confirmant que les paramètres enregistrés sur la fenêtre de l' interface Paramètres utilisateur correspondent aux conditions d'essai.
REMARQUE: Cet écran d'enregistrement des paramètres de données peut varier selon l'instrument de diffraction laser. - Initier une mesure de référence en sélectionnant l'icône de mesure de référence dans le logiciel d'exploitation pour tenir compte des particules de poussière ou de fond.
- Initier le début du cycle de mesure. Selon le système de diffraction laser est utilisé, en quelques secondes est généralement nécessaire de focaliser le capteur avant d'initier le processus de mesure.
- Une fois que le système indique qu'il est prêt à commencer le processus de mesure, activer le jet en ouvrant la vanne d'alimentation en liquide sur le réservoir sous pression. Une fois que la pulvérisation est démarré, abaisser la buse à travers le faisceau laser en utilisant le mécanisme de translation jusqu'à ce que la totalité du jet de pulvérisation est passée à travers la zone de mesure. deactiver la pulvérisation en fermant la vanne d'alimentation en liquide.
NOTE: Sur le système de diffraction laser utilisé par les auteurs, le processus de mesure réelle ne lance pas jusqu'à ce que la pulvérisation en passant par la zone de mesure permet d'obtenir une concentration optique de 0,5%, et se poursuit jusqu'à un temps écoulé de 5-7 sec est écoulé. Ces paramètres varient selon le système de diffraction laser et les paramètres utilisateur. - Répétez les étapes 3.7 à 3.11 pour un minimum de 3 répétitions. Déterminer si les répétitions supplémentaires sont nécessaires en calculant la moyenne et l' écart type pour la V0.1 D, D V0.5 et V0.9 D des trois répétitions et veiller à ce que l' écart type est de 10%, ou moins, de la moyenne. Effectuer les répétitions supplémentaires que nécessaire pour répondre aux critères.
- Répétez les étapes 03.04 à 03.12 pour chaque buse supplémentaire, la pression, l'orientation de la buse et la combinaison de vitesse d'intérêt.
- Exporter et enregistrer les données de taille de gouttelettes en utilisant la méthode prévue dans le fonctionnement de sorteftware.
Résultats
Les données résultant de ce procédé peuvent être exprimées dans une variété de formats, en fonction des préférences de l'utilisateur et les capacités opérationnelles du système de diffraction laser. En règle générale , ces données sont présentées comme un graphique de la distribution de la taille des gouttelettes pondérée en volume (figures 1 et 2) ou en tant que métrique descriptif de la taille des gouttelettes (tableaux 1 et 2). Ces résultats peuvent ensuite être utilisés pour examiner l'impact que les changements dans la buse ou les paramètres opérationnels ont la taille des gouttelettes pulvérisées résultant.
Nous avons examiné deux buses de pulvérisation aériennes différentes, à la fois avec la même taille de l'orifice, mais avec différents angles de ventilateur de pulvérisation. Avec ces deux buses aériennes, nous avons également examiné les effets de la pression de pulvérisation et de la vitesse sur la taille des gouttelettes. L'examen de la buse 2015 fonctionnant à une pression de pulvérisation de 207 kPa et à comparer le volume weigdistributions hted résultant de la même buse étant exploités en 53,6 m / sec par rapport à 71,5 m / s la vitesse, il est immédiatement évident que les résultats supérieurs des vitesses des aéronefs à un changement radical dans les distributions progressives et cumulatives vers des diamètres de gouttelettes plus petites (figures 1 et 2) qui est le résultat de l'augmentation de la rupture des gouttelettes de pulvérisation à la vitesse supérieure. Alors que la représentation graphique des résultats permettent une représentation visuelle des résultats, les valeurs quantitatives dérivées de ces distributions sont plus pratiques pour de plus grands ensembles de données. Les mesures de la taille des gouttelettes typiques utilisées dans la recherche de pulvérisation pour l' agriculture comprennent les V0.1 D, D V0.5 et les valeurs V0.9 D, qui correspondent aux diamètres des gouttelettes de telle sorte que 10, 50 et 90% (respectivement) du volume de pulvérisation est contenue en gouttelettes d'un diamètre égal ou inférieur. Ces données sont les mêmes que celles montrées dans les graphiques des distributions, mais offrent une plus commode format d'exprimer les données. En comparant les données pour les deux buses 2015 et 4015 pulvérisation à la fois des pressions et les trois vitesses, les tendances générales peuvent être observées (tableau 1). Les 4015 résultats de buses à jet plat dans des tailles plus petites gouttelettes que 2015 à la même pression et la vitesse, comme indiqué par les diamètres inférieurs pondérés des volumes (de v0.1 D, D v0.5 et D V0.9) et l'augmentation de la le volume total de la pulvérisation de gouttelettes constitué de 100 um ou moins. V0.1 D, D V0.5, V0.9 et D sont les diamètres de gouttelettes de telle sorte que 10, 50 et 90%, respectivement, du volume total de pulvérisation est composé de gouttelettes d' un diamètre égal ou inférieur. Ceci est le résultat de l'angle du ventilateur de pulvérisation d'augmentation voir une plus grande rupture sur les bords extérieurs de l'angle du ventilateur liquide. Dans la même pression de type de buse et de pulvérisation, toutes les mesures de la taille des gouttelettes diminue avec l'augmentation des vitesses, encore une fois à la suite de l'augmentation éclatement de gouttelettes au highevitesses r. Un phénomène intéressant avec les buses de pulvérisation aérienne est vu quand on regarde les effets de la pression de pulvérisation dans chaque combinaison de buse et la vitesse. Toutes choses égales par ailleurs, que la pression augmente, il en va de la taille des gouttelettes 11. Ceci est provoqué par une diminution de la différence de vitesse relative entre le liquide sortant de la buse et l'écoulement d' air environnant, en tant que liquide augmente la vitesse de sortie lorsque la pression augmente (tableau 1) 13.
En regardant les résultats à partir des buses de sol et la pression de pulvérisation testées, l'effet du type de buse sur la taille des gouttelettes est importante avec le TTI11003 résultant en des tailles de gouttelettes qui ne sont plus du double de la XRC11003 et les tailles AI11003 de gouttelettes tombant au milieu de l'autre deux (tableau 2). Au sein de chaque type de buse, les effets de la pression peuvent être observés avec des tailles de gouttelettes diminuant avec la pression de pulvérisation accrue.
Figure 1. Distribution de la taille des gouttelettes incrémental pour un 20 degré ventilateur plat buse de pulvérisation aérienne avec un orifice # 15 fonctionnant à 207 kPa et une vitesse de 53,6 m / sec. La courbe bleue représente le volume incrémental la distribution pondérée qui fournit le pourcentage de la le volume total de pulvérisation contenu dans les gouttelettes tombant à la portée de chaque cellule de mesure, telle que mesurée par le système de diffraction laser. La courbe rouge est les mêmes données, mais représentée comme données cumulatives. Les données cumulées permet aux diamètres pondérés par les volumes spécifiques à un certain pourcentage du volume total de pulvérisation à déterminer. Comme cela est illustré sur la figure, à obtenu le diamètre moyen en volume D V0.5, la localisation du point sur la courbe cumulative et le diamètre des gouttelettes associé 50% indique que 50% du volume total de pulvérisation de pulvérisation est contenu dans droplets de diamètre 551 um ou moins. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
Figure 2. Répartition de la taille des gouttelettes incrémentiel pour un 40 degré jet plat Buse de pulvérisation aérienne avec un orifice # 15 fonctionnant à 207 kPa et à une vitesse de 71,5 m / s. Comme dans la figure 1, la courbe bleue représente la distribution du volume pondéré en incrémental et la courbe rouge est la distribution cumulative. Par rapport aux résultats représentés sur la figure 1, la distribution incrémentale montre un décalage important vers le diamètre des gouttelettes plus petites en raison de la vitesse accrue et l' éclatement des gouttelettes donc secondaire. La détermination du diamètre moyen en volume V0.5 D montre que 50% de ce volume de pulvérisation est contained en gouttelettes d' un diamètre de 350 um ou moins. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
Figure 3. Distribution incrémental de la taille des gouttelettes avec un faux pic exemple parcelle. Le secondaire, plus petit pic sur la droite, vers la plus grande extrémité de l'échelle de la taille des gouttelettes est généralement le résultat soit de vibrations ou autres bruits dans le système ou la présence de ligaments associés avec atomisation incomplète dans le nuage de pulvérisation. Comme les distributions de taille des gouttelettes pour typique agricole buses et des solutions de pulvérisation sont généralement log-normale distribués, la présence d'un pic secondaire dans la distribution peut être un résultat valable à partir d'une solution de pulvérisation atypique et / ou la combinaison de la buse, mais est plus probablement un indicateur de quelque problème de confusion dans le processus de mesure. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
| Ajutage | Pression (kPa) | Airspeed (m / sec) | Volume Weighted Diamètres (pm) [moyenne ± St. Dev.] | Volume de pulvérisation pour cent Moins de 100 um | ||
| D V0.1 | D V0.5 | D V0.9 | ||||
| 2015 | 207 | 53,6 | 243,5 ± 2,5 | 551,8 ± 4,6 | 903,0 ± 25,4 | 1,4 ± 0,05 |
| 62,6 | 192,1 ± 0,5 | 444,5 ± 1,5 | 781,7 ± 7,0 | 2,4 ± 0,04 | ||
| 71,5 | 147,0 ± 2,8 | 350,6 ± 6,1 | 673,3 ± 14,6 | 4,5 ± 0,18 | ||
| 414 | 53,6 | 289,1 ± 3,1 | 655,6 ± 2,1 | 1208,7 ± 11,6 | 0,8 ± 0,03 | |
| 62,6 | 237,6 ± 0,1 | 542,7 ± 1,7 | 1072,5 ± 13,7 | 1,3 ± 0,01 | ||
| 71,5 | 170,8 ± 1,1 | 400,6 ± 3,3 | 732.1 ± 6.4 | 3,2 ± 0,05 | ||
| 4015 | 207 | 53,6 | 230,2 ± 1,3 | 514,9 ± 1,9 | 863,3 ± 1,2 | 1,5 ± 0,03 |
| 62,6 | 175,1 ± 2,0 | 404,5 ± 2,6 | 714,2 ± 3.0 | 3,1 ± 0,10 | ||
| 71,5 | 146,6 ± 0,8 | 344,5 ± 2,4 | 656,4 ± 9,5 | 4,6 ± 0,05 | ||
| 414 | 53,6 | 255,2 ± 2,4 | 557,3 ± 2,3 | 994,9 ± 8,1 | 1 ± 0,04 | |
| 62,6 | 200,1 ± 2,6 | 449,4 ± 7,0 | 774,9 ± 10,7 | 2,1 ± 0,06 | ||
| 71,5 | 165,5 ± 1,4 | 383,5 ± 2,6 | 696,8 ± 4,9 | 3,4 ± 0,08 | ||
Tableau 1. volume pondéré des diamètres (moyennes ± écarts - types à travers trois mesures répétées) pour 2015 et 4015 buses de pulvérisation aérienne à jet plat fonctionnant à des pressions de pulvérisation de 207 et 414 kPa et à des vitesses de 53,6, 62,6 et 71,5 m / sec.
| Ajutage | Pression (kPa) | Volume Weighted Diamètres (pm) [moyenne ± St. Dev.] | Volume de pulvérisation pour cent Moins de 100 um | ||
| D V0.1 | D V0.5 | D V0.9 | |||
| XRC11005 | 276 | 115,1 ± 2,1 | 268,2 ± 5,6 | 451,0 ± 18,0 | 7,2 ± 0,28 |
| 414 | 101,0 ± 0,0 | 244,2 ± 0,7 | 424,3 ± 4,3 | 9,8 ± 0,01 | |
| AI11005 | 276 | 227,6 ± 1,9 | 468,9 ± 4,1 | 763,0 ± 22,0 | 1,1 ± 0,03 |
| 414 | 183.4 & #177; 0,6 | 399,6 ± 0,9 | 668,6 ± 2,5 | 2,2 ± 0,05 | |
| TTI11005 | 276 | 365,3 ± 5,3 | 711,9 ± 16,9 | 1013,8 ± 26,1 | 0,1 ± 0,00 |
| 414 | 311,5 ± 4.0 | 645,7 ± 12,3 | 992,7 ± 24,7 | 0,2 ± 0,01 | |
Tableau 2. volume pondéré des diamètres (moyennes ± écarts - types à travers trois mesures répétées) pour trois buses de pulvérisation sol (XRC11005, AI11005 et TTI11005) fonctionnent à des pressions de pulvérisation de 276 et 414 kPa.
Discussion
Il y a un certain nombre d'étapes critiques qui devraient être suivies lors de l'application de cette méthode. Avec les deux évaluations de buses aériennes et terrestres, la distance entre la sortie de la buse à la ligne de mesure doit être vérifiée avant toute mesure. Tout écart de cette distance peut avoir un impact significatif sur les résultats. De même, la vitesse concurrente utilisé dans les essais de la buse de sol doit être vérifié et ajusté à 6,7 m / sec recommandé. Les différences de vitesse de celle recommandée vont influencer de manière significative les résultats en raison de l'échantillonnage des problèmes de polarisation à des vitesses inférieures, et potentiellement augmenter la rupture secondaire à des vitesses plus élevées. En outre, un alignement correct des composants du système de diffraction laser est critique afin d'assurer que le système fonctionne à la spécification de l'exactitude et la précision certifiée par le fabricant. Une configuration correcte et l'alignement des buses par rapport au flux d'air simultanée est essentielle pour assurer la qualité des données, car même légèredésalignements de quelques degrés dans le positionnement de buses peuvent entraîner des répercussions importantes sur les données de taille de gouttelettes résultant.
Les méthodes présentées peuvent être appliqués à toute configuration de buse de pulvérisation ou d'une solution pour pulvérisation au sol et du système d'antenne. Avec les pulvérisateurs terrestres, des changements dans la taille des gouttelettes de pulvérisation sont généralement fonction du type de buse et la taille, la pression de pulvérisation et le type de solution de pulvérisation. Avec un pulvérisateur d'antenne le rôle supplémentaire de changements dans la vitesse et l'orientation de la buse à jet d'air environnant sont essentielles à la taille des gouttelettes résultant. Cette méthode peut être utilisée pour évaluer l'effet combiné de ces facteurs sur la taille finale des gouttelettes. Cependant, il y a des cas rares où certaines modifications aux méthodes recommandées sont nécessaires. Plus précisément, les solutions de pulvérisation ou de buses qui nécessitent de plus grandes distances de la buse pour rupture complète de pulvérisation en particules discrètes, il faudra régler la distance entre la buse et la mesure point. À ce jour, les seules buse / pulvérisation traitements de solutions qui ont exigé ce genre d'ajustement ont été buses de jet droit à tous les paramètres opérationnels et des buses à jet plat à angle étroit avec des additifs de pulvérisation qui augmentent la viscosité de solutions, lorsqu'elle est mesurée dans des conditions de test d'applications aériennes. Le système de diffraction laser sera encore renvoyer des données de taille des gouttelettes en cas de rupture incomplète du nuage de pulvérisation, mais les données résultant sera généralement sollicité vers beaucoup plus grandes tailles de gouttelettes en raison de ligaments de pulvérisation étant mesurées par le système. Bien que ces ligaments ne sont pas facilement visible à l'oeil nu, leur présence sera généralement apparaître visuellement dans la parcelle de distribution comme un pic secondaire à la plus grande extrémité de l'échelle de la taille des gouttelettes (figure 3). Bien que la prudence est recommandée en supposant que ce pic secondaire est le résultat de la présence de ligaments, comme les vibrations externes ou d'autres interférences avec le système de diffraction laser peut provoquerune réponse similaire. Comme le niveau d'expérience augmente d'un utilisateur, faire la distinction entre les deux basés sur des erreurs devient plus facile. Dans le cas où pulvérisation atomisation est incomplète, nous avons constaté que l'extension de la distance d'échantillonnage à 1,8 m (pour les buses de pulvérisation aérienne) résout les données de qualité d'émission et de retours. Cette distance de 1,8 m est en fait la distance standard à laquelle notre groupe évalue toutes les buses à jet droites dans des conditions d'épandage aérien. Lorsque vous travaillez avec des buses sol du pulvérisateur, il existe une classe de modèles de buses qui utilisent un double, sortie plat ventilateur orifice du peut exiger une modification à la buse configuration de montage pour assurer l'ensemble du panache de pulvérisation passe à travers la zone d'échantillonnage sans encrasser les lentilles du système de diffraction laser .
Bien que cette méthode est conçue pour minimiser le biais d'échantillonnage en raison de distorsions spatiales associées à des systèmes de diffraction laser, il ne supprime pas complètement, ce qui signifie que les valeurs de taille de gouttelettes Return ne peut pas être considérée comme «absolue». Diffraction laser ne fournit pas un moyen de mesurer et d'ajuster, les données de taille de gouttelettes résultant pour les vitesses de gouttelettes non homogènes entre les différentes tailles de gouttelettes dans le nuage de pulvérisation composite. Cela devient critique lorsque les ensembles de données inter-laboratoires sont comparés, en particulier par rapport aux buses de pulvérisation sol. La méthode actuellement acceptée pour normaliser les résultats et permettre des comparaisons entre les laboratoires utilise une série de buses de pulvérisation de référence hautement calibrées, dont la taille des gouttelettes de données sont utilisées pour établir un ensemble de catégories de classification. L'évaluation de ces buses doit être réalisée dans le cadre de chaque évaluation du dimensionnement des gouttelettes. De plus amples détails sur les buses et les définitions de classification peuvent être trouvés dans l'American Society of Agricultural Engineers et biologiques (ASABE) "Nozzle La classification de pulvérisation par Droplet Spectra" Norme internationale (ASAE / ANSI, 2009).
Comme indiqué dans le Entroduction, il existe d'autres systèmes de gouttelettes d'encollage outre diffraction laser. Lorsque la diffraction laser fournit une mesure composite de la taille des gouttelettes dans l'ensemble du panache de pulvérisation, ces autres méthodes se concentrent sur un petit espace avec le nuage de pulvérisation, échantillonner seulement une petite partie du nuage de pulvérisation globale. L'obtention d'un échantillon représentatif de l'ensemble du panache avec ces autres méthodes nécessite une beaucoup plus rigoureuse, et prend du temps traverse, multi-chordal croisée zone de section du panache de pulvérisation, ce qui entraîne un grand nombre de sous-échantillons qui doivent être combinés pour générer un résultat composite. Cela exige beaucoup plus de temps en utilisant la diffraction laser.
Une fois que cette méthode a été intégrée avec succès dans un programme de recherche et les techniques maîtrisées par les utilisateurs, le prochain défi mène des expériences bien structurés visant à comprendre le rôle de chacun des facteurs d'influence jouent par rapport à la formation de la taille des gouttelettes. Ceci est un biggdéfi er qu'il semble donner la combinaison apparemment sans fin de type de buse, la configuration de la buse et les facteurs opérationnels, la vitesse et la position de la buse (pulvérisation aérienne) et les mélanges en cuve du monde réel utilisé par l'industrie de l'application agricole. Même plus d'un défi est de trouver une façon les marques ces informations à la disposition des applicateurs dans un format qui est facilement utilisable. Une option de notre groupe a utilisé avec beaucoup de succès est une classe de modèles expérimentaux appelés surfaces de réponse qui permettent le développement de modèles de prédiction de la taille des gouttelettes basée sur un nombre limité de traitements expérimentaux permettant une évaluation extrêmement efficace des buses et des solutions 14 pulvérisation multiples, 15. Cette méthode de conception structurée a été utilisée pour développer une série de modèles de gouttelettes de taille pour les 11 aériennes et terrestres buses les plus couramment utilisés 16 utilisés par les applicateurs agricoles.
Déclarations de divulgation
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Remerciements
Cette étude a été financée en partie par une subvention du programme de recherche Deployed War-Fighter Protection (DWFP), financé par le département de la Défense des États-Unis par l’intermédiaire de l’Armed Forces Pest Management Board (AFPMB). La mention de noms commerciaux ou de produits commerciaux dans cette publication est uniquement dans le but de fournir des informations spécifiques et n’implique pas une recommandation ou une approbation par le ministère américain de l’Agriculture. L’USDA est un employeur souscrivant au principe de l’égalité des chances.
Matériaux
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Tensioactif non ionique à 90 % | Wilbur-Ellis | R11 | R11 est le nom commercial du tensioactif non ionique Wilbur-Ellis. |
| HELOS-VARIO/KR | Sympatec GmbH System-Partikel-Technik | HELOS-VARIO/KR | Ce système est disponible avec plusieurs options d’objectifs différentes qui modifient la plage de taille de mesure effective. ; |
| Systèmes de soufflerie/soufflerie | La | plage de vitesse personnalisée du système à basse vitesse est de 0 à 7 m/s et la vitesse élevée de 18 à 98 m/s | |
| Compresseur | Il n’y a pas de compresseur d’air spécifique nécessaire pour alimenter le système. Cependant, plus le volume du réservoir est important et plus le débit volumétrique de travail est élevé, mieux il suivra le rythme des tests. | ||
| Buses aériennes 2015 et 4015 Produits | CP | CP11TT et CP05 pivotants avec pointes 2015 et 4015 | Il s’agissait des buses aériennes détaillées dans les méthodes, cependant, n’importe quel nombre de buses de pulvérisation peut être évalué par cette méthode. |
| 11005, AI11005 et TTI11005 Ground Nozzles Spraying | Systems | XR11005, AI11005 et TTI11005 | Comme pour les buses de pulvérisation aériennes, ce sont les buses détaillées dans le protocole, mais cette méthode n’est pas limitée à ces buses |
| 200 psi Réservoir sous pression en acier inoxydable | Alloy Products Corp. | B501-0328-00-E-R | Il existe un certain nombre de fournisseurs avec des récipients sous pression similaires qui peuvent être utilisés. ; Ce fournisseur avait les réservoirs à pression nominale la plus élevée sur le marché |
| Divers raccords et tuyaux de plomberie et d’air | plomberie liquide et air au besoin pour plomber l’ensemble du système | ||
| 200 psi Régulateur de pression | Tuyau hélicoïdal Pneumatique | 8803GH | N’importe quel régulateur de pression fonctionnera, celui-ci était de taille pour répondre aux besoins de haute pression ainsi que la plomberie utilisée |
| Transducteur de pression | Oméga ; | PX419-150GV | Ce transducteur de pression a été sélectionné pour s’adapter aux charges de pression plus élevées que nous utilisons. ; Il existe d’autres plages de pression disponibles auprès du fabricant |
| Airspeed | indicator Aircraft Spruce | Skysports indicateur de vitesse à double cadran 30-250 mph. | N’importe quel anémomètre peut être utilisé. Celui-ci a été sélectionné pour s’adapter à la plage de vitesse de notre tunnel d’essai de buses aériennes à grande vitesse. ; |
| Anémomètre à fil chaud | Extech | 407119 | Il existe également une variété d’options pour mesurer la vitesse de l’air dans la soufflerie à basse vitesse utilisée pour tester les buses au sol. |
Références
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Réimpressions et autorisations
