レーザー回折を使用した農業ノズルから測定スプレー液滴サイズ

この手順の全体的な目標は、地上および空中適用ノズルの使用に起因するスプレー液滴に対するノズルタイプ、スプレー圧力、および航空機の飛行速度の影響を評価することです。したがって、この方法は、一般的なデリバリーシステムで使用されるスプレーノズルの使用と性能に関連するアプリケーション技術分野における多くの重要な質問に答えるのに役立ちます。この技術の主な利点は、多数のノズルと操作技術を比較的迅速かつ正確に測定できることです。

大きな風洞セクションの風下開口部でグランドノズルテストを実行します。開口部には、ノズル本体、ノズル、圧力計をトランスファーシステムに取り付けます。このプロトコルでは、長軸が垂直に向けられた110度のフラットファンノズルを使用します。

外向きのノズル出口のすぐ上流に電子圧力計があります。測定は風洞のすぐ外で行われます。風洞とノズルの前にあるレーザー回折システムを適切に位置合わせして構成します。

先に進む前に、ノズル出口とシステムの測定ゾーンからの距離を測定してください。距離は30.5センチメートルである必要があります。次に、試験混合物に使用されるステンレス鋼の圧力タンクに移動します。

準備した活性ブランク混合物を使用して、計画されたテストに十分な液体をタンクに充填します。タンクを充填した後、タンクを密封し、空気圧ホースとホースがノズルに正しく接続されていることを確認します。次のステップは、風洞をオンにして、対気速度を秒速6.7メートルに設定することです。

対気速度は、ここで行われているように、風洞内の熱線風速計からの読み取り値を使用して、個別に確認します。次に、エアコンプレッサーのインライン圧力レギュレーターを使用して、スプレー空気圧を276キロパスカルに設定します。ノズルの近くにある電子圧力計の読み取り値を使用して、スプレー圧力を確認します。

この時点で、リニアトラバースをアクティブにして、ノズルを可能な限り高い位置に配置します。すべての実験パラメータをレーザー回折システムソフトウェアに入力します。次に、ほこりや背景粒子を考慮した基準測定を行います。

測定サイクルを開始して続行します。システムの準備ができたら、圧力タンクから液体供給バルブを開きます。スプレーが開始されたら、トラバースメカニズムを使用して、スプレープルーム全体がレーザー回折システムの測定ゾーンを通過するまでノズルを下げます。

測定後、液体供給バルブを閉じます。次に、ノズルを可能な限り高い位置に戻し、基準測定とプルーム測定を繰り返します。高速風洞を用いた空中ノズル試験を実施します。

ブームトラバースシステムでは、エアフロー領域にノズル本体、ノズル、圧力計を取り付けます。このテストでは、空気の流れに平行に水平に向けられた標準の20度フラットファンノズルを使用します。ノズルのすぐ上流に電子圧力計を配置します。

このセットアップでは、ピトー管を使用して風速を測定できます。ノズル本体の前に、適切に位置合わせされ、構成されたレーザー回折システムがあります。これらの測定では、ノズル出口と測定ゾーンの間の距離が45.7センチメートルであることを確認してください。

次に、液体を供給しているタンクを確認します。タンクが活性ブランク混合物で満たされ、エアコンプレッサーとノズル本体に接続されていることを確認します。風洞ブロワーをオンにし、トンネル出口の対気速度を毎秒62.5メートルに設定します。

この対気速度は、ピトー管に取り付けられた対気速度計で確認します。次に、エアポンプのインラインレギュレーターを調整して、スプレー圧力を207キロパスカルに設定します。ノズル本体の圧力計から読み出した値を使用して、スプレー圧力を確認します。

測定を開始する前に、ノズルをトラバースの上部位置に配置します。すべての実験パラメータが回折システムのソフトウェアに入力されていることを確認し、参照測定を開始します。次に、測定サイクルを開始し、システムの準備ができたら、圧力タンクの液体供給バルブを開きます。

スプレーが開始されたら、スプレープルーム全体が測定ゾーンを通過するまで、トラバースメカニズムでノズルを下げます。測定が終了したら、液体供給バルブを閉じます。ノズルを可能な限り高い位置に戻して、基準測定とプルーム測定を繰り返します。

これらのデータは、15番のオリフィスを持つ20度のフラットファン空中スプレーノズル用です。207キロパスカルで運用され、対気速度は秒速約54メートルでした。青い曲線は、レーザー回折システムのセットアップで使用される31個の測定ビンのそれぞれ内で、液滴中の総スプレー量の割合を示しています。

赤い曲線は同じデータで、累積分布としてプロットされています。このフォームのデータを使用して、総スプレー量に占める割合の一定の割合に含まれる液滴径の範囲を求めます。この例では、スプレー量の50%が直径551マイクロメートル以下の液滴中にあります。

比較のために、これは番号15オリフィスを持つ40度のフラットファン空中スプレーノズルのデータです。207キロパスカルで、対気速度は秒速約72メートルで運用されました。青色の増分分布は、最初のデータセットと比較して、液滴の直径が小さい方向に大幅にシフトしています。

これは、対気速度の増加による二次飛沫の分裂の結果です。累積分布を用いると、噴霧量の50%が直径350μm以下の液滴に含んでいます。一度習得すると、この技術はノズルと動作条件の単一の組み合わせで10〜15分で行うことができます。

この手順を試みるときは、結果が正確で再現性があることを確認するために、すべての機器とノズルを適切にセットアップして位置合わせすることが重要です。この手順に続いて、他のイメージング技術を使用して、スプレー構造をさらに探索できます。この開発後、この技術は、応用技術の分野の研究者が多くの液滴サイジングモデルを開発する道を開きました。

これらのモデルは、アプリケーターが農薬散布規制に準拠するようにスプレーシステムをセットアップするために使用できます。このビデオを見れば、さまざまな運用条件下で地上ノズルと空中ノズルを評価する方法について理解できるはずです。レーザーでの作業は危険な場合があり、この方法を使用するときはすべての適切な安全対策を講じる必要があることを忘れないでください。