Summary
Мы представляем протоколы, которые будут использоваться при измерении размеров капель спрей от сельскохозяйственных форсунок, используемых в обоих воздушных и наземных агрохимических приложений на основе. Эти методы, представленные были разработаны, чтобы обеспечить последовательное и повторяемые данные о размере капель как внутри- и лабораторную, при использовании лазерной дифракции систем.
Abstract
При создании приложения любого материала защиты сельскохозяйственных культур , таких как гербицид или пестицид, аппликатор использует различные навыки и информацию , чтобы сделать приложение таким образом , что материал достигает целевого сайта (т.е. растений). Информация решающее значение в этом процессе является размер капелек, что конкретный форсунку, давление распыления, и комбинация распыляемого раствора генерирует, в качестве размера капель в значительной степени влияет эффективность продукта и, как распылительные движется через окружающую среду. Исследователи и производители продуктов обычно используют лазерный дифракционный оборудование для измерения размера капель спрей в лаборатории аэродинамических трубах. Работа, представленная здесь, описывает методы, используемые при проведении измерений размеров распылением капель с лазерным дифракционного оборудования как для наземных и воздушных прикладных сценариев, которые могут быть использованы для обеспечения внутри- и лабораторную точность при минимизации смещения выборки, связанного с лазерной дифракции систем. Поддержание критического измерения дипозиций и одновременно воздушный поток на протяжении всего процесса тестирования является ключом к этой точности. В реальном масштабе времени анализа качества данных также имеет важное значение для предотвращения избыточного изменения в данных или постороннее включение ошибочных данных. Некоторые ограничения этого метода включают атипичные форсунок, распылителей растворы или условия применения, которые приводят к аэрозольных потоков, которые не полностью распылить в пределах расстояний измерения обсуждаемых. Успешная адаптация этого метода может обеспечить весьма эффективный метод для оценки эксплуатационных характеристик агрохимических форсунок нанесения методом распыления при различных эксплуатационных условиях. Также обсуждаются потенциальные соображения опытно-конструкторских, которые могут быть включены для улучшения функциональности собранных данных.
Introduction
При создании любого агрохимический приложения спрей, первичные опасения обеспечения максимальной биологической эффективности при минимальном вне целевого движения и связанного с ним негативного воздействия на окружающую среду или другого биологического вреда нецелевых. Одним из основных факторов, которые следует учитывать при настройке любой опрыскиватель, перед приложением, является размер капель, который уже давно признана в качестве одного из основных параметров, влияющих на общее осаждения распылением, эффективность и дрейф. Хотя существует целый ряд других факторов, которые потенциально влияют осаждения распылением и дрейф, размер капель является одним из самых простых для изменения, чтобы соответствовать потребностям данного сценария приложения. Размер капелек из любого сельскохозяйственного распылительного сопла зависит от ряда факторов, в том числе, но не ограничиваясь этим, типа сопла, форсунки размером отверстия, давление распыления распыляемого раствора физическими свойствами. С помощью воздушных приложений, дополнительное влияние сдвига воздуха в результате воздушной скорости воздушного судна исопла ориентации по отношению к этой airshear, приводит к вторичному Распад спреев , покидающих сопла 1. С учетом всех этих факторов, аппликаторы сталкиваются с трудной задачей сделать правильный выбор сопла и оперативные решения по установке, гарантировать, что все продукты пестицида этикетки выполнены и что полученный размер распыления капель такова, что на мишени осаждения и биологическая эффективность сохраняются минимизируя вне движения цели. Целью данного метода является то, чтобы обеспечить четкую, краткую информацию о размере капель в результате различных комбинаций факторов, влияющих на поддержку операционных решений аппликатором в.
Хотя существует целый ряд инструментов , доступных для измерения размера капель от распылителей, измерения из агрохимических форсунок , как правило , либо лазерной дифракции, образность, или фаза допплер на основе 2. Методы, основанные образы и фазы доплеровского единичные методы счетчик частиц,это означает , что меньшие площади в пределах облака распыления сосредоточены на, с отдельными частицами измеряется 3. В то время как методы лазерной дифракции принимают ансамбль измерения, то есть распределение группы частиц быстро измеряется 3. В то время как эти методы отличаются в принципе, при правильной установке и использовании, сравнимые результаты могут быть получены 4. Методы лазерной дифракции были широко приняты сельскохозяйственному сообществу приложений за счет простоты использования, возможность быстрого измерения высокого числа спреи плотности и большой динамический диапазон измерений. Как ансамбль измерение производится, один траверс распылительную факеле через линии измерения является все, что требуется для составного размера капли всей спрея. Это позволяет эффективно оценки размера капли из большого числа распылительных форсунок и комбинаций рабочих параметров. Для сравнения, единичные методы счетчик частиц обязательно сосредоточиться на гораздо меньших площадях остроумиегин облако спрей для того, чтобы захватывать отдельные частицы, а это означает, что несколько мест измерений должны быть оценены и объединены, чтобы вернуть составной результат. Это требует значительно больше времени, усилий и решение спрей для оценки одного факела распыления, чем методы, основанные лазерной дифракции. Увеличение объема распыления требуется может представлять собой серьезную проблему, если фактические пестицидных продуктов испытываются в результате увеличения расходов материала, используемого затраты на утилизацию отходов. Тем не менее, единичные методы счетчик частиц обеспечивают преимущество обеспечения временной выборки, в том, что они измеряют количество капель на единицу времени при прохождении через объем образца, в то время как лазерная дифракция обеспечивает пространственный образец, как измерение пропорционально число капель в пределах данный объем 5. Были все скорости капель в пределах заданного распылить то же самое, что методы будут обеспечивать одинаковые результаты. Тем не менее, для большинства систем распыления скорости капель коррелируютчтобы размер капель, что приводит к смещению с методов пространственной выборки 6.
Преодоление этого пространственного смещения из измерений лазерной дифракции с помощью соответствующей методики тестирования является важной частью оценки спрей размер капель из сопел сельскохозяйственного распылительного 4. Пространственное смещение уменьшается при испытании форсунок в параллельном потоке воздуха 13 м / сек и с местом измерения , расположенного на соответствующем расстоянии от сопла, так как сочетание этих двух параметров приводит к однородных скоростей капельных в облаке распылительного 4. Кроме того, пространственное смещение невелико (5% или менее) для воздушного испытания сопла из - за высоких параллельных воздушных скоростях оцененных 7,8. Для того, чтобы определить оптимальный метод испытаний для уменьшения пространственного смещения с нашим текущим аэродинамической трубе объектов с низкой и высокой скорости, ряд опорных сопел используется для определения классификации размера сельскохозяйственного распылительного 9 были оценены для размера капель ˙Uпоют как лазерной дифракции и методы визуализации 10. Определение размеров оценки проводились под несколькими комбинациями параллельной скорости движения воздуха и измерения расстояния (расстояние от выхода сопла до точки измерения), представитель рабочего диапазона существующих объектов. дифракционные измерения Лазерные были сопоставлены с результатами съемки с целью определения потенциального пространственного смещения и оптимальное сочетание расстояния измерения и одновременно скорость полета была выбрана в качестве стандартной оперативной процедуры. Измерение расстояния от 30,5 см и одновременное воздушной скорости 6,7 м / с для оценки заземления распылительных форсунок в скорости аэродинамической трубе низкой снижается пространственное смещение до 5% или менее 10. Пространственные уклоны 3% или менее были получены для воздушных сопел оценок в туннеле высокой скорости, для испытания все воздушные скорости, с измерения расстояния 45,7 см 10. Используя эти стандартные методы, авторы также смогли продемонстрировать, что лаборатории к лаборатории variabiмируемости может быть сведено к минимуму, обеспечивая последовательных данных межлабораторных размера капель 11.
Все испытания показали, размер капель в рамках данной работы была проведена на спрей атомизации научно-исследовательский центр применения технологии научно-исследовательское подразделение по USDA-ARS-антенны. Дифракционная лазерная система была расположена ниже по течению от сопла на расстояниях, указанных в разделе протокола. Для тестирования основного сопла, система лазерной дифракции была настроена в соответствии с инструкциями изготовителя, чтобы иметь динамический диапазон размеров 18-3,500 мкм через 31 бункеров 12. Точно так же для воздушного сопла Проверка системы была сконфигурирована с динамическим диапазоном размеров от 9 до 1,750 мкм, а также через 31 бункеров 12. Подъемное оценки форсунку на основе были проведены в высокой скорости воздуха для имитации воздушных условий применения. Основание разбрызгивающих сопел были испытаны в аэродинамической трубе большего сечения с одной параллельной воздушной скорости, чтобы минимизировать спаTiAL смещение от лазерной дифракции. Насадки испытывается были расположены выше по потоку от системы лазерной дифракции на расстояниях, указанных в разделе протокола. Форсунки были смонтированы на траверсе линейной, позволяющей порошковыми струйка должна перемещаться по вертикали через зону измерения в течение заданного цикла измерений. Протокол испытаний наземного сопла описывает эксперимент рассмотрим три типичных сопла при двух давлениях распыления в то время как воздушные сопла испытания описывает эксперимент следственным два типичных форсунок при двух давлениях распыления и трех скоростях. Оба тестирования сценариев используют "активный" пустой спрей раствор, а не только воду, чтобы имитировать эффекты реальных решений распыления.
Protocol
1. Предварительная настройка и выравнивание
- До любого тестирования, выравнивания компонентов лазерной дифракции системы в соответствии с указаниями изготовителя для обеспечения правильного функционирования системы и качества данных.
- Соблюдайте правила техники безопасности, связанные с использованием лазера класса IIIА, избегая прямого воздействия на глаза. Используйте надлежащее Средства индивидуальной защиты, если используются активные растворы химических ингредиентов спрей.
2. Основание сопла Капелька Определение размеров
- Подготовьте "активный пробел", добавляя 47,5 мл (отражает скорость смеси 0,25% об / об) в 90% неионогенного поверхностно-активного вещества до 19 л воды и тщательно перемешивая с использованием перемешайте стержень в Аккумуляторные дрели. В зависимости от количества тестов, чтобы сделать, может потребоваться большие объемы активной заготовки.
- Налейте "активный" пустой спрей смесь в резервуарах из нержавеющей стали под давлением, уплотнение бак и присоединить шланг давления воздуха на входе и выходящимжидкость шланг подачи распылителя.
- Убедитесь, что расстояние между выпускным отверстием сопла и измерительной зоне составляет 30,5 см (12 дюймов), с помощью ленты мера. Если да, то по-прежнему. Если нет, то отрегулировать путем перемещения либо дифракционной лазерной системы или сопла.
- Установить стандартный 110 градусов сопла плоский вентилятор с отверстием # 05 (отмеченный как XRC11005 сопла) в корпусе сопла, прикрепленного к балке системы. Отрегулируйте ориентацию сопла таким образом, что длинная ось плоского сопла вентилятора ориентирована вертикально в туннеле, но либо вращающуюся насадку внутри монтажного кольца на запорном клапане или путем изменения положения обратного клапана, если сопло не может быть повернут на правильное положение.
- Включите аэродинамической трубе и установить воздушную скорость до 6,7 м / с, регулируя скорость вращения вентилятора и подтверждения скорости воздушного потока в туннеле с использованием горячего анемометр проволоки.
- Установите давление распыления до 276 кПа (40 фунтов на квадратный дюйм), регулируя давление поступающего воздуха с помощью встроенного Regu давленияводчик. Confirm давление с помощью электронного манометра, установленного непосредственно перед распылительным соплом.
- Поместите насадку в верхней части туннеля путем активации и запуска линейного перемещения в верхнем положении наиболее до начала процесса измерения.
- Убедитесь , что все экспериментальные параметры (сопла, давление, решение и т.д.) правильно записываются в программное обеспечение для записи данных системы лазерной дифракции, подтвердив , что параметры , записанные в окне интерфейса Пользовательские параметры соответствуют условиям тестирования.
ПРИМЕЧАНИЕ: Этот экран записи параметров данных может варьироваться в зависимости от лазерного дифракционного инструмента. - Инициировать эталонного измерения, выбрав значок эталонного измерения в операционное программное обеспечение для учета любых частиц пыли или фона.
- Инициировать начало цикла измерений. В зависимости от системы лазерной дифракции используется, через несколько секунд, как правило, требуется, чтобы сфокусировать датчика перед его INITIляющего процесс измерения.
- После того как система показывает, что она готова начать процесс измерения, активировать спрей, открыв клапан подачи жидкости на резервуаре высокого давления. После того, как спрей запускается, опустить насадку через лазерный луч с использованием траверса механизма, пока весь спрей струйка не прошел через измерительную зону. Деактивировать спрей путем закрытия клапана подачи жидкости.
Примечание: О системе лазерной дифракции, используемой авторами, сам процесс измерения не инициирует до спрей прохождения через зону измерения не достигает оптической концентрации 0,5%, и продолжается до тех пор, прошедшее время 10-12 сек, пока не истечет. Эти настройки будут варьироваться в зависимости от лазерной дифракционной системы и пользовательских настроек. - Повторите шаги 2.7 - 2.11 в течение как минимум 3-х повторах. Определить , если дополнительные дублирующие требуются путем вычисления среднего значения и стандартного отклонения для D v0.1, v0.5 D и D v0.9 из трех повторахи обеспечение того, стандартное отклонение составляет 10%, или меньше, от среднего значения. Выполнение дополнительных повторов по мере необходимости, чтобы соответствовать критериям.
- Установите давление распыления до 414 кПа (60 фунтов на квадратный дюйм) и повторите шаги 2.7 - 2.12.
- Повторите шаги 2.6 - 2.12 для каждого дополнительного сопла и давления комбинации интересов.
- Экспорт и сохранить данные о размере капель, используя метод, предусмотренный в рамках работы программного обеспечения.
3. Воздушное сопло Капелька калибровочный
- Подготовьте "активный пустым", добавляя 47,5 мл 90% неионогенного поверхностно-активного вещества до 19 л воды и хорошо перемешивая с использованием перемешайте стержня в Аккумуляторные дрели.
Примечание: В зависимости от количества испытаний должно быть сделано, большие объемы активной заготовки могут потребоваться. - Налейте "активный пустой" смесь спрей в резервуарах из нержавеющей стали под давлением, герметизации резервуара и прикрепить входной шланг давления воздуха и исходящий жидкости подающий шланг форсунку.
- Убедитесь, что расстояние Ьetween выпускное сопло и зона измерения 45,7 см (18 дюймов) с помощью рулетки. Если да, то по-прежнему. Если нет, то отрегулировать путем перемещения лазерной дифракции систему требуемое расстояние от сопла.
- Установить стандартную 20 градусов сопла плоский вентилятор с # 15 отверстие (отмечено как 2015 сопла) в обратный клапан и корпус сопла на секции стрелы траверсы на выходе в аэродинамической трубе. Убедитесь, что сопло правильно установлен с корпусом форсунки, ориентированной горизонтально и параллельно воздушному потоку.
- Включите аэродинамической трубе вентилятора и установите воздушную скорость на выходе из туннеля до 53,6 м / с (120 миль в час) и подтвердить скорость, используя трубку Пито, прикрепленную к указателе воздушной скорости.
- Установите давление распыления до 207 кПа (30 фунтов на квадратный дюйм) путем регулирования давления приточного воздуха с использованием встроенного регулятора давления.
- Поместите насадку в верхнем положении траверсы до начала процесса измерения.
- Убедитесь, что все экспериментальные параметры (сопла, давление,решение и т.д.) правильно записываются в программное обеспечение для записи данных системы лазерной дифракции, подтвердив , что параметры , записанные в окне интерфейса Пользовательские параметры соответствуют условиям тестирования.
ПРИМЕЧАНИЕ: Этот экран записи параметров данных может варьироваться в зависимости от лазерного дифракционного инструмента. - Инициировать эталонного измерения, выбрав значок эталонного измерения в операционное программное обеспечение для учета любых частиц пыли или фона.
- Инициировать начало цикла измерений. В зависимости от системы лазерной дифракции используется, через несколько секунд, как правило, требуется, чтобы сфокусировать датчик до начала процесса измерения.
- После того как система показывает, что она готова начать процесс измерения, активировать спрей, открыв клапан подачи жидкости на резервуаре высокого давления. После того, как спрей запускается, опустить насадку через лазерный луч с использованием траверса механизма, пока весь спрей струйка не прошел через измерительную зону. Deактивировать аэрозоль путем закрытия подачи жидкости клапан.
Примечание: О системе лазерной дифракции, используемой авторами, сам процесс измерения не инициирует до спрей прохождения через зону измерения не достигает оптической концентрации 0,5%, и продолжается до тех пор, прошедшее время 5-7 сек, пока не истечет. Эти настройки будут варьироваться в зависимости от лазерной дифракционной системы и пользовательских настроек. - Повторите шаги 3.7 - 3.11 в течение как минимум 3-х повторах. Определить , если дополнительные дублирующие требуются путем вычисления среднего значения и стандартного отклонения для D v0.1, v0.5 D и D v0.9 трех повторах и обеспечения того , стандартное отклонение составляет 10%, или меньше, от среднего значения. Выполнение дополнительных повторов по мере необходимости, чтобы соответствовать критериям.
- Повторите шаги 3.4 - 3.12 для каждого дополнительного сопла, давления, ориентации сопла и скорости полета сочетание интереса.
- данные о размере капель экспорта и сэкономить, используя метод, предусмотренный в операционной, такftware.
Representative Results
Полученные при этом данные из этого метода могут быть выражены в различных форматах, в зависимости от предпочтений пользователя и эксплуатационных возможностей системы лазерной дифракции. Как правило , эти данные представлены в виде графика распределения объема взвешенных по размеру капель (рисунки 1 и 2) метрик или как описательный размер капель (таблицы 1 и 2). Эти результаты могут быть использованы для изучения влияния, что изменения в сопле или эксплуатационных параметров на результирующий размер распыления капель.
Мы исследовали две различные форсунки воздушные распыления, и с таким же размером отверстия, но с различными углами распыления вентилятора. С помощью этих двух воздушных сопел, мы также исследовали влияние давления распыления и скорости полета от размера капель. Рассматривая 2015 сопло работает при давлении распыления 207 кПа и сравнивая объем Weighted распределения , возникающие в результате того же сопла эксплуатируется в 53,6 м / с в сравнении с 71,5 м / сек скорости полета, то сразу видно , что более высокие воздушные скорости приводит к резкому сдвигу в инкрементных и кумулятивных распределений в сторону меньших диаметров капель (фиг.1 и 2) которая является результатом повышенного распада капель распыляемой жидкости на более высокой скорости полета. В то время как графическое представление результатов обеспечивают очень визуальное представление результатов, количественные значения, полученные из этих распределений более практичны для больших наборов данных. Метрики Типичный размер капелек , используемые в исследовании сельскохозяйственного распылительного включают D v0.1, D V0.5 и значения v0.9 D, которые соответствуют диаметрам капель таким образом, что 10, 50 и 90% (соответственно) объема спрея содержится в капельки равного или меньшего диаметра. Эти данные являются такими же, как показано в графических распределениями, но обеспечить более удобную FOРМАТ выражения данных. Сравнивая данные для обоих распылительных сопел 2015 и 4015 на обоих давлениях и всех трех воздушных скоростях, общие тенденции можно наблюдать (таблица 1). В 4015 результаты плоские веерные сопла в меньших размерах капель , чем 2015 при том же давлении и скорости полета, как обозначено меньший объем взвешенных диаметров (D v0.1, v0.5 D и D v0.9) и увеличение общий объем спрея состоит из капелькой 100 мкм или менее. D v0.1, D V0.5, и D v0.9 являются диаметры капель таким образом, что 10, 50 и 90%, соответственно, от общего объема распыления состоит из капель равного или меньшего диаметра. Это является результатом угла увеличение спрея вентилятора видим больший распад на наружных краях угла вентилятора жидкости. В пределах того же типа сопла и распыления под давлением, все метрики размера капелек падает при увеличении воздушных скоростях, опять в результате увеличения распада капель при ВЫСОг. воздушной скорости Интересное явление с воздушных форсунок видно при взгляде на эффекты давления распыления внутри каждого сопла и скорости полета комбинации. Все прочих равных, по мере увеличения давления, так что делает размер капель 11. Это обусловлено уменьшением относительной разности скоростей между выходом жидкости из сопла и окружающим потоком воздуха, а жидкости увеличивается скорость на выходе при увеличении давления (таблица 1) 13.
Глядя на результаты от земной поверхности сопел и давлений распылительных тестируемых, эффект типа сопла на размер капель имеет большое значение с TTI11003 в результате размера капель, которые более чем в два раза, что XRC11003 и размеры AI11003 капельные падения в середине другой два (таблица 2). Внутри каждого типа сопла, эффекты давления можно наблюдать при капельных размеров уменьшается с увеличением давления распыления.
Рисунок 1. Распределение Инкрементный размер капель для 20 градусов плоским факелом распыла антенна распылительным соплом с отверстием # 15 с работающей при 207 кПа и при воздушной скорости 53,6 м / с. Синяя кривая представляет собой взвешенное распределение приращении объема , который обеспечивает процента значения Общий объем спрей, содержащийся в капельках падающих с диапазоном измерений каждого бункера, измеренная с помощью системы лазерной дифракции. Красная кривая те же данные, но представлены в виде совокупных данных. Совокупные данные позволяют для объема взвешенных по диаметрам, характерных для определенного процента от общего объема спрея, который будет определен. Как показано на рисунке, чтобы полученный диаметр D объема V0.5, поиск места , 50% на кумулятивной кривой и связанного с ним диаметра капелек показывает , что 50% от общего объема спрея содержится в распылительную droplЭЦ диаметром 551 мкм или меньше. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
Рисунок 2. Распределение Инкрементальный размер капель для 40 градусов плоский вентилятор антенны распылительного сопла с # 15 отверстия в работающей при 207 кПа и в воздушной скорости 71,5 м / сек. Как на рисунке 1, синяя кривая представляет собой приращении объема взвешенного распределения и красная кривая является кумулятивное распределение. По сравнению с результатами , показанными на фиг.1, последовательное распределение показывает значительный сдвиг в сторону меньших диаметров капель в результате повышенной скорости полета и , следовательно , вторичного распада капель. Определение диаметра D объема V0.5 показывает , что 50% этого объема распыления является сontained в капельках диаметром 350 мкм или меньше. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
Рисунок 3. Распределение Инкрементальный размер капель с ложным пиком , например , сюжет. Вторичный, меньший пик справа, в сторону большей части шкалы размера капель , как правило , является результатом либо вибрации или другого шума в системе или наличие связок , связанных с неполной атомизацией внутри облака распыления. Поскольку распределение по размерам капелек типичным сельскохозяйственного распылительного сопла и растворы, как правило, логарифмически нормально распределены, наличие вторичного пика в распределении может быть допустимым результатом атипичного распыляемого раствора и / или комбинации сопла, но, скорее всего, индикатор некоторого искажающего вопроса в процессе измерения. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.
| форсунка | Давление (кПа) | Скорость полета (м / сек) | Объем Weighted Диаметры (мкм) [среднее ± Санкт - Dev.] | Процент Spray Объем Менее 100 мкм | ||
| 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 | ||
Таблица 1. Объем взвешенных диаметры (средние ± стандартное отклонение по трем измерениям) дублированных на 2015 и 4015 соплами антенны аэрозольные плоские вентилятора , работающих при давлении распыления 207 и 414 кПа и в воздушной скорости 53,6, 62,6 и 71,5 м / сек.
| форсунка | Давление (кПа) | Объем Weighted Диаметры (мкм) [среднее ± Санкт - Dev.] | Процент Spray Объем Менее 100 мкм | ||
| 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 | |
Таблица 2. Объем взвешенных диаметры (средние ± стандартное отклонение по трем повторных измерений) для трех заземления разбрызгивающих сопел (XRC11005, AI11005 и TTI11005) работает при давлении распыления 276 и 414 кПа.
Discussion
Есть целый ряд важных шагов, которые следует соблюдать при применении этого метода. С обеих воздушных и наземных оценок сопел, расстояние от выхода из сопла до линии измерения должны быть проверены до любого измерения. Любое изменение этого расстояния может оказать существенное влияние на результаты. Аналогичным образом, одновременное воздушной скорости используется в испытательном полигоне сопла должны быть проверены и скорректированы на 6,7 м / сек рекомендуется. Различия в скорости полета от рекомендуемого существенно повлиять на результаты из-за выборки вопросов смещения при более низких скоростях, и потенциально увеличить вторичный распад на более высоких скоростях. Кроме того, надлежащее выравнивание компонентов системы лазерной дифракции имеет решающее значение для того, чтобы обеспечить систему работает в точности и точности спецификации сертифицированной производителем. Правильная установка и выравнивание сопел относительно параллельного воздушного потока имеет решающее значение для обеспечения качества данных, так как даже незначительноеперекосы в несколько градусов в позиционировании сопла может привести к существенному воздействию на полученных данных, размер капли.
Методы, представленные могут быть применены к любой конфигурации распылителя или раствора для распыления и для наземной и воздушной системы. С помощью наземных опрыскивателей, изменения размера капель спрея, как правило, зависит от типа сопла и размера, давления распыления и типа распыления раствора. С воздушным распылителем дополнительную роль изменения в воздушной скорости и ориентации сопла до окружающих поток воздуха имеют решающее значение для результирующего размера капель. Этот метод может быть использован для оценки совокупное воздействие этих факторов на конечный размер капель. Однако есть редкие случаи, когда некоторые изменения рекомендуемых методов требуются. В частности, аэрозольные растворы или сопла, которые требуют дальнейшего расстояния от сопла для полного распада спрея в дискретных частиц потребует регулировки расстояния между соплом и измерения POINт. На сегодняшний день, только процедуры решения сопла / спрей, которые требуются такого рода регулировки были бьющую сопла на всех эксплуатационных параметров и узким углом сопел плоские вентилятор с аэрозольные добавками, которые увеличивают вязкость растворов, при измерении при надземных условиях тестирования приложений. Система лазерной дифракции будет возвращать данные о размере капель в случае неполного распада облака спрея, но в результате данные, как правило, быть смещены в сторону более крупных размеров капли в результате аэрозольные связками, измеряемое системой. В то время как эти связки не очевидны невооруженным глазом, их присутствие, как правило , обнаруживаются визуально в распределительном участке в качестве вторичного пика на большем конце шкалы размера капель (рисунок 3). Хотя осторожность рекомендуется в предположении, что этот вторичный пик является результатом присутствия связками, как внешние вибрации или других помех с системой лазерной дифракции, может вызватьаналогичный ответ. По мере роста уровня опыта пользователя, что делает различие между ними в зависимости от ошибок становится легче. В случае, когда спрей атомизации является неполной, мы обнаружили, что увеличение расстояния дискретизации до 1,8 м (для воздушных форсунок) решает данные вопрос качества и возвращает. Это 1,8 м расстояние фактически стандартное расстояние, на котором наша группа оценивает все прямые сопла потока при надземных условиях применения. При работе с наземными распылителей форсунок, есть класс конструкции сопел, которые используют близнец, плоский выпускной вентилятор на горловине может потребовать модификации сопла монтажа установки, чтобы обеспечить весь спрей струйка проходит через область отбора проб без обрастания линз дифракционного системы лазера ,
В то время как этот метод разработан, чтобы минимизировать смещение выборки в связи с пространственными систематические ошибки, связанные с лазерной дифракции систем, он не полностью устранить их, а это означает, что значения размера капелек RETUр-н не может быть принято как "абсолютное". Лазерная дифракция не обеспечивает средства для измерения и регулировки, данные о размере капель в результате для неоднородного скоростей капельных среди различных размеров капель в смешанном облаке тумана. Это становится критической, когда наборы данных межлабораторные сравниваются, в частности, по отношению к земле форсунками. Метод Принятая в настоящее время стандартизировать результаты и позволяют сравнивать между лабораториями использует ряд высоко калиброванных сопел опорного спрей, чьи капелька размер данных используются для создания набора категорий классификации. Оценка этих форсунок должна проводиться в рамках каждой капельной оценки замасливающей. Более подробная информация о форсунках и определения классификации можно найти в американском обществе сельского хозяйства и биологии (ASABE) "распылительного сопла Классификация по дроплета Spectra" Международного стандарта (ASAE / ANSI, 2009).
Как уже говорилось в Inед ен ие, существуют и другие системы капелька проклейки помимо лазерной дифракции. Там, где лазерная дифракция обеспечивает составное измерение размера капелек по всей распылительного факеле, эти другие методы сосредоточиться на небольшом участке с облаком распыления, отбор проб лишь малую часть общего облака распыления. Получение репрезентативной выборки всей факеле с этими другими методами, требует гораздо более строгий, и отнимает много времени, мульти-аккордовый траверс площади поперечного сечения распылительного плюма, в результате чего большое количество подвыборок, которые должны быть объединены, чтобы генерировать составной результат. Это требует значительно больше времени, чем при использовании лазерной дифракции.
После того, как этот метод был успешно интегрирован в программу исследований и технологии освоены пользователями, следующей задачей является проведение хорошо структурированных экспериментов, направленных на понимание роли каждого из факторов влияния играют относительно формирования размера капель. Это Биггэр задача, чем кажется, учитывая кажущуюся бесконечной комбинации типа сопла, установки сопла и эксплуатационных факторов, воздушной скорости и положения сопла (опрыскивание) и реальных резервуарных смесей, используемый сельскохозяйственной отрасли применения. Еще более сложной задачей является поиск путей к делает эту информацию доступной для аппликаторов в формате, который легко пригодной к использованию. Один из вариантов наша группа с большим успехом используется класс экспериментальных конструкций называемых поверхностей отклика , которые позволяют для разработки моделей размером капель прогнозирования на основе ограниченного числа экспериментальных процедур , позволяющих чрезвычайно эффективной оценки нескольких сопел и решений 14 распыления, 15. Такой структурированный метод проектирования был использован для разработки ряда моделей размером капель для наиболее часто используемых воздушных и наземных 11 сопел 16 , используемых сельскохозяйственными аппликаторов.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 90% Non-ionic surfactant | Wilbur-Ellis | R11 | R11 is the trade name of Wilbur-Ellis non-ionic surfactant. |
| HELOS-VARIO/KR | Sympatec GmbH System-Partikel-Technik | HELOS-VARIO/KR | This system is available with several different lens options that change the effective measurement size range. |
| Wind Tunnel/Blower systems | Custom built | Airspeed range of Low speed system is 0-7 m/sec and high speed from 18-98 m/sec | |
| Air Compressor | There is no specific air compressor needed to feed the system. However, the larger the tank volume and the higher the working volumetric flow rating, the better it will keep up with the testing. | ||
| 2015 and 4015 Aerial Nozzles | CP Products | CP11TT and CP05 swivel with 2015 and 4015 tips | These were the aerial nozzles detailed in the methods, however, any number of spray nozzles can be evaluated by this method. |
| 11005, AI11005 and TTI11005 Ground Nozzles | Spraying Systems | XR11005, AI11005 and TTI11005 | As with the aerial spray nozzles, these were the nozzles detailed in the Protocol, but this method is not limited to these nozzles |
| 200 psi Stainless Steel pressure tank | Alloy Products Corp. | B501-0328-00-E-R | There are a number of suppliers with similar pressure vessels that can be used. This suppliers had the highest pressure rated tanks on the market |
| Various plumbing and air fittings and hoses | Liquid and air plumbing fittings and hoses as needed to plumb the entire system | ||
| 200 psi Pressure regulator | Coilhose Pneumatics | 8803GH | Any pressure regulator will work, this one was size to meet the high pressure needs as well as the plumbing used |
| Pressure transducer | Omega | PX419-150GV | This pressure transducer was selected to fit the higher pressure loads we use. There are other pressure ranges available from the manufacturer |
| Airspeed Indicator | Aircraft Spruce | Skysports dual dial airspeed indicator 30-250 mph. | Any airspeed indicator can be used. This one was selected to fit the speed range of our high speed aerial nozzle testing tunnel. |
| Hot Wire anemometer | Extech | 407119 | There are also a variety of options for measureing the airspeed in the low speed wind tunnel used for testing ground nozzles. |
References
- Bouse, L. F. Effect of nozzle type and operation on spray droplet size. Trans. ASAE. 37 (5), 1389-1400 (1994).
- Hewitt, A. Droplet size and agricultural spraying, Part I: Atomization, spray transport, deposition, drift and droplet size measurement techniques. Atomization Spray. 7 (3), 235-244 (1997).
- Black, D. L., McQuay, M. Q., Bonin, M. P. Laser-based techniques for particle-size measurement: A review of sizing methods and their industrial applications. Prog. Energy Combust. Sci. 22 (3), 267-306 (1996).
- SDTF (Spray Drift Task Force). Study No A95-010, Miscellaneous Nozzle Study. EPA MRID, No. 44310401. , (1997).
- Dodge, L. G.
- Arnold, A. C. A comparative study of drop sizing equipment for agricultural fan-spray atomizers. Aeronaut. Sci. Tech. 12 (2), 431-445 (1990).
- Teske, M. E., Thistle, H. W., Hewitt, A. J., Kirk, I. W. Conversion of droplet size distributions from PMS optical array probe to Malvern laser diffraction. Atomization Spray. 12 (1-3), 267-281 (2002).
- Fritz, B. K., et al. Measuring droplet size of agricultural spray nozzles - Measurement distance and airspeed effects. Atomization Spray. 24 (9), 747-760 (2014).
- ANSI. ASAE S572.1 Spray Nozzle Classification by Droplet Spectra. 4, American Society of Agricultural Engineers. St. Joseph, MI. 1-3 (2009).
- Fritz, B. K., et al. Comparison of drop size data from ground and aerial nozzles at three testing laboratories. Atomization Spray. 24 (2), 181-192 (2014).
- Fritz, B. K., Hoffmann, W. C. Update to the USDA-ARS fixed-wing spray nozzle models. Trans ASABE. 58 (2), 281-295 (2015).
- Sympatec Inc. HELOS Central Unit Operating Instructions. , Sympatec GmbH. Clausthal-Zellerfeld, Germany. (2002).
- Elbanna, H., Rashed, M. I., Ghazi, M. A. Droplets from liquid sheets in an airstream. Trans ASAE. 27 (3), 677-679 (1984).
- Box, G. E. P., Behnken, D. W. Some new three-level designs for the study of quantitative variables. Technometrics. 2 (4), 455-475 (1960).
- Myers, R. H., Montgomery, D. C., Anderson-Cook, C. M. Response Surface Methodology: Process and Product Optimization Using Designed Experiments. , 3rd, Wiley Press. 704 (2009).
- Fritz, B. K., Hoffmann, W. C., Anderson, J. Response surface method for evaluation of the performance of agricultural application spray nozzles. Pesticide Formulation and Delivery Systems: 35th Volume, ASTM STP1587. Goss, G. R. , ASTM International. West Conshohocken, PA. 61-76 (2016).
