Summary
We presenteren protocollen worden gebruikt bij het meten van nevel druppelgrootte uit agrarische mondstukken gebruikt in zowel lucht en grond agrochemische toepassingen. Deze presenteerde methoden ontwikkeld om consistente en reproduceerbare druppelgrootte data zowel inter- en intra-laboratorium, bij het gebruik van laser diffractie-systemen.
Abstract
Bij het maken van een toepassing van elk gewas bescherming materiaal zoals een herbicide of pesticide, de applicator maakt gebruik van een scala aan vaardigheden en informatie om een verzoek in te dienen, zodat het materiaal de target site (dat wil zeggen, plant) bereikt. Gegevens cruciaal in dit proces is de druppelgrootte die een bepaalde spuitmond spuitdruk en sproeioplossing combinatie genereert, zoals druppelgrootte grote invloed productwerking en hoe de spray zich door de omgeving. Onderzoekers en fabrikanten vaak gebruik van laser diffractie apparatuur om de spray druppelgrootte in het laboratorium van windtunnels te meten. De hier gepresenteerde werk beschrijft methoden die worden gebruikt bij het maken van nevel druppelgrootte metingen met laser diffractie apparatuur voor zowel de grond en vanuit de lucht applicatie scenario's die kunnen worden gebruikt om inter- en intra-laboratorium precisie te garanderen, terwijl het minimaliseren steekproefvertekening geassocieerd met laser diffractie-systemen. Handhaving van kritische meting dihoudingen en gelijktijdige luchtstroom gedurende het testproces is de sleutel tot deze precisie. Real time data analyse van de kwaliteit is ook van cruciaal belang voor het voorkomen van teveel variatie in de data of externe opname van foutieve gegevens. Sommige beperkingen van deze werkwijze omvatten atypische sproeimondstukken, sproeioplossingen of toepassing die leiden tot spuitbus stromen die niet volledig vernevelen in de meetafstanden besproken. Succesvolle aanpassing van deze werkwijze kan een zeer efficiënte werkwijze voor het evalueren van de prestaties van agrochemische spuiten mondstukken verschaffen onder verschillende operationele instellingen. Ook komen mogelijke proefopzet overwegingen die kunnen de functionaliteit van de verzamelde gegevens te verbeteren.
Introduction
Bij het maken van een agrochemisch spuiten, worden de primaire zorgen voor maximale biologische werkzaamheid, terwijl het minimaliseren van eventuele off-target beweging en de bijbehorende negatieve gevolgen voor het milieu of andere niet-target biologische schade. Een van de belangrijkste factoren te overwegen bij het opzetten van een sproeier, voorafgaand aan een applicatie, is druppelgrootte, die al lange tijd als een van de belangrijkste parameters die de algehele nevel afzetting, werkzaamheid en drift heeft erkend. Hoewel er een aantal andere factoren die invloed kunnen hebben op nevel depositie en drift, druppelgrootte is een van de gemakkelijkst te veranderen aan de behoeften van een bepaalde toepassing scenario passen. Druppeltjesgrootte uit welke sproeimondstuk wordt beïnvloed door een aantal factoren, waaronder, maar niet beperkt tot, het type nozzle, nozzle orifice, spuitdruk en sproeioplossing fysische eigenschappen. Met toepassing vanuit de additionele invloed van lucht shear gevolg van de luchtsnelheid van het vliegtuig en denozzle oriëntatie ten opzichte van die airshear, veroorzaakt secundaire verbreken van de sprays verlaten de mondstukken 1. Met al deze factoren, worden applicators geconfronteerd met de moeilijke taak van het maken van de juiste nozzle selectie en operationele setup beslissingen die verzekeren dat alle producten van pesticiden labels wordt voldaan en dat de resulterende sproei druppelgrootte is zodanig dat on-target afzetting en biologische werkzaamheid wordt gehandhaafd terwijl het minimaliseren van off-target beweging. Het doel van deze methode is om duidelijke, beknopte informatie over de druppelgrootte gevolg van de verschillende combinaties beïnvloedende factoren operationele besluiten een applicator ondersteunen.
Hoewel er een aantal instrumenten beschikbaar voor het meten van druppelgrootte van sprays, metingen van agrochemische sproeikoppen zijn meestal ofwel laser diffractie, beeldspraak, of fase doppler gebaseerd 2. De beelden en fase doppler gebaseerde methoden zijn enkele methoden deeltje teller,wat betekent dat kleinere gebieden binnen de spray wolk op zijn gericht, met individuele deeltjes te meten 3. Overwegende dat laser diffractie methoden neem een ensemble meting, wat betekent dat de verdeling van een groep deeltjes wordt snel gemeten 3. Hoewel deze werkwijzen verschillen in principe met de juiste opstelling en gebruik, vergelijkbare resultaten kunnen worden verkregen 4. Laserdiffractie werkwijzen op grote schaal door de landbouwtoepassing verband heeft vanwege het gebruiksgemak, vermogen om snel meting hoge aantaldichtheid sprays en groot dynamisch meetbereik. Als ensemble meting wordt uitgevoerd, een verplaatsing van een sproeipluim door de lijn van de meting is alles wat nodig is om een samengestelde druppelgrootte van de straalschijf. Dit maakt een efficiënte evaluatie van druppeltjesgrootte van een groot aantal sproeiers en bedrijfsparameter combinaties. Ter vergelijking, de enige methoden deeltjesteller noodzakelijkerwijs richten op veel kleinere gebieden within een spray wolk om individuele deeltjes op te vangen, waardoor meerdere meetpunten moet worden bewaakt en gecombineerd om een samengesteld resultaat te retourneren. Dit vereist aanzienlijk meer tijd, moeite en sproeioplossing voor één sproeipluim dan laserdiffractie gebaseerde methoden geëvalueerd. De vereiste verhoogde sproeivolume kan een groot probleem vormen als werkelijke pesticiden worden getest als gevolg van de toegenomen kosten van het materiaal en de verwijderingskosten. De enkele werkwijzen deeltjesteller bieden het voordeel dat zij een tijdelijke monster, doordat zij meten het aantal druppels per tijdseenheid wordt overgebracht door een monstervolume, terwijl laserdiffractie verschaft een ruimtelijke monster de meting verhouding het aantal druppels in een bepaald volume 5. Zijn alle druppel snelheden binnen een bepaalde spuiten hetzelfde, zou de methoden dezelfde resultaten. Voor de meeste spuitsystemen de druppel snelheden gecorreleerdop maat druppeltje, wat resulteert in een vooringenomenheid met de ruimtelijke bemonsteringsmethoden 6.
Het overwinnen van deze ruimtelijke vertekening van laser diffractie metingen door middel van passende testmethode is een cruciaal onderdeel van de evaluatie van nevel druppelgrootte uit agrarische spuitdoppen 4. De ruimtelijke voorspanning wordt verminderd bij het testen van sproeiers in een gelijktijdige luchtstroom van 13 m / sec en met de meetlocatie op een redelijke afstand van de spuitmond, aangezien de combinatie van deze twee parameters leidt tot homogene druppeltje snelheden gedurende de spray cloud 4. Verder is de ruimtelijke vertekening klein (5% of minder) voor lucht mondstuk tests om gelijktijdige hoge luchtsnelheden geëvalueerd 7,8. Om de optimale testmethode is om de ruimtelijke vooringenomenheid met onze huidige lage en hoge snelheid windtunnel faciliteiten, de reeks van de hand nozzles gebruikt voor de landbouw nevel grootte classificaties bepalen 9 verminderen bepalen werden geëvalueerd op druppelgrootte uzingen zowel laser diffractie en imaging methoden 10. Sizing evaluaties werden uitgevoerd onder verschillende combinaties van gelijktijdig luchtsnelheid en afstandsmeting (afstand van de mondstukuitgang op het meetpunt), representatief voor het operationele bereik van de bestaande installaties. Laserdiffractie metingen werden vergeleken met beelden resultaten mogelijke ruimtelijke vertekening en de optimale combinatie van afstandsmeting te bepalen en gelijktijdige vliegsnelheid werd gekozen als de standaard operationele procedure. Een meetafstand van 30,5 cm en een gelijktijdige luchtsnelheid van 6,7 m / s voor evaluatie Ondergrond sproeimondstukken in de lage snelheid windtunnel verlaagd ruimtelijke voorspanning tot 5% of minder 10. Ruimtelijke vooroordelen van 3% of minder werden verkregen voor lucht mondstuk evaluaties in de hoge snelheid tunnel voor luchtsnelheden getest met een meetafstand van 45,7 cm 10. Met behulp van deze standaard methoden, de auteurs waren ook in staat om dat lab naar lab de variabiliteit tonenliteit zou kunnen worden beperkt, dat voorziet in consistente interlaboratoriumonderzoeken druppelgrootte data 11.
Alle druppelgrootte testen aangetoond in het kader van dit werk werd uitgevoerd op de USDA-ARS-Lucht Application Technology Research Unit spuiten verneveling onderzoeksfaciliteit. Een laserdiffractie systeem stroomafwaarts van het mondstuk op het in de sectie protocol afstanden geplaatst. Voor grond nozzle testen, werd het laserdiffractie systeem geconfigureerd volgens de instructies van de fabrikant, een dynamische groottetraject van 18-3,500 urn in 31 bakken 12 hebben. Zo ook voor de antenne mondstuk testen van het systeem is geconfigureerd met een dynamisch grootte variëren van 9 tot 1750 urn, ook over 31 bakken 12. Aerial gebaseerd sproeikop evaluaties werden uitgevoerd in hoge snelheid lucht naar de lucht applicatie te simuleren. Ground sproeikoppen werden getest in een grotere windtunnel met een enkele concurrent luchtsnelheid aan de spa te minimaliserenTial vertekening van laser diffractie. Mondstukken getest stroomopwaarts van het laserdiffractie systeem afstanden in het hoofdstuk protocol geplaatst. Nozzles werden gemonteerd op een lineaire traverse waardoor de spray pluim worden verticaal door de meting zone gedurende een gegeven meetcyclus doorlopen. Het protocol voor de bodem nozzle testen beschrijft een experiment onderzoekt drie typische sproeiers op twee spuiten drukken terwijl de antenne mondstuk testen beschrijft een experiment onderzoekt twee typische sproeiers op twee spuiten drukken en drie luchtsnelheden. Beide testen scenario's een "actieve blanco 'sproeioplossing, in plaats van alleen water, om de effecten van de echte wereld spuitoplossingen bootsen.
Protocol
1. Voorafgaande Instellen en Alignment
- Voorafgaand aan een test, lijn de laser diffractie systeemcomponenten volgens de richtlijnen van de fabrikant om de juiste systeem functionaliteit en kwaliteit van de gegevens te waarborgen.
- Volg de juiste voorzorgsmaatregelen in verband met het gebruik van een klasse IIIa laser vermijden direct oogcontact. Gebruik de juiste apparatuur Persoonlijke beschermingsmiddelen als werkzame stof chemische nevel oplossingen worden gebruikt.
2. Ground Nozzle Droplet Sizing
- Bereid de "actieve blanco" door toevoeging van 47,5 ml (weerspiegelt een mix van 0,25% v / v) van een 90% niet-ionogene oppervlakteactieve stof tot 19 l water en het mengen goed met een roerstaaf in een accuboormachine. Afhankelijk van het aantal tests worden gedaan, kunnen grotere volumes actieve leeg zijn vereist.
- Giet de "actieve blanco" sproeimengsel in de roestvrijstalen drukvaten, verzegeling van de tank en bevestig de invoer luchtdruk slang en de uitgaandevloeistof slang voeden van de sproeikop.
- Controleer of de afstand tussen de mondstukuitlaat en het meetgebied is 30,5 cm (12 inch) met een meetlint. Als het doorgaan. Zo niet, aanpassen door ofwel het laserdiffractie systeem of de spuitmond.
- Installeer een standaard 110 graden plat fan mondstuk met een # 05 opening (genoteerd als een XRC11005 mondstuk) in het mondstuk lichaam verbonden aan de traverse systeem. Stel de nozzle oriëntatie zodanig dat de lange as van de platte ventilatorhuis verticaal georiënteerd in de tunnel maar ofwel roteren van het mondstuk in de montagering op de terugslagklep of door de positie van de terugslagklep indien de spuitmond niet kan worden gedraaid om de juiste positie.
- Schakel de windtunnel en zet de luchtsnelheid tot 6,7 m / sec door het aanpassen van de ventilatorsnelheid en bevestiging van de luchtsnelheid in de tunnel met behulp van een hete draad anemometer.
- Stel de spuitdruk tot 276 kPa (40 psi) door het aanpassen van de binnenkomende luchtdruk met behulp van een inline druk Verlator. Bevestig de druk met een elektronische manometer direct tussen stroomopwaarts van de spuitmond.
- Plaats het mondstuk aan de bovenkant van de tunnel door het activeren en gebruiken van een lineaire verplaatsing naar de bovenste positie voordat wordt begonnen met het meetproces.
- Zorg ervoor dat alle experimentele parameters (nozzle, druk, oplossing, enz.) Goed in de laserdiffractie systeem dataregistratie-software worden geregistreerd door te bevestigen dat de parameters die op de gebruiker Parameters-interface venster overeen met de testcondities.
LET OP: Deze data opname scherm parameter kan per laserdiffractie instrument. - Start een verwijzing meting door het selecteren van het pictogram Referentie Meting in de besturingssoftware om eventuele stof of de achtergrond deeltjes.
- Initiëren start van de meetcyclus. Afhankelijk van het laserdiffractie systeem wordt gebruikt, wordt een paar seconden typisch vereist om de sensor voor het initi richtenAting het meetproces.
- Zodra het systeem aangeeft dat gereed is om de meting te starten, activeert de nevel door het openen van de toevoerklep vloeistof op het drukvat. Zodra de spray wordt gestart, laat het mondstuk door de laserbundel met de traverse mechanisme totdat de gehele sproeipluim door het meten is gepasseerd. Deactiveren de spray door het sluiten van de vloeibare voeding ventiel.
OPMERKING: Bij het laserdiffractie wordt gebruikt door de auteurs niet om het meetproces niet starten totdat de nevel door het meetgebied bereikt een optische concentratie van 0,5%, en gaat door tot een verstreken tijd van 10-12 seconden is verstreken. Deze instellingen is afhankelijk van de laser diffractie-systeem en gebruikersinstellingen. - Herhaal stap 2,7-2,11 minimaal 3 replicaten. Bepalen of extra herhalingen vereist zijn door het berekenen van het gemiddelde en standaarddeviatie voor de D V0.1, V0.5 D en D V0.9 van de drie herhalingenen ervoor zorgen dat standaarddeviatie 10% of minder van het gemiddelde. Voer extra herhalingen behoefte aan de criteria.
- Stel de spuitdruk tot 414 kPa (60 psi) en herhaal stappen 2,7-2,12.
- Herhaal stap 2,6-2,12 voor elke extra nozzle en de druk combinatie van belang.
- Export en druppelgrootte gegevens op te slaan met behulp van de methode die binnen de besturingssoftware.
3. Aerial Nozzle Droplet Sizing
- Bereid de "actieve blanco" door toevoeging van 47,5 ml van een 90% niet-ionogene oppervlakteactieve stof tot 19 l water en het mengen goed met een roerstaaf in een accuboormachine.
OPMERKING: afhankelijk van de hoeveelheid van het testen worden gedaan, kunnen grotere volumes actieve blanco worden verlangd. - Giet de "actieve blanco" sproeimengsel in de roestvrijstalen drukvaten, verzegeling van de tank en bevestig de invoer luchtdruk slang en de uitgaande vloeistof slang voeden van de sproeikop.
- Controleer of de afstand between de mondstukuitlaat en de meting zone is 45,7 cm (18 inch) met een meetlint. Als het doorgaan. Zo niet, aanpassen door de laserdiffractie systeem de vereiste afstand van het mondstuk.
- Installeer een standaard 20 graden plat fan mondstuk met een # 15 opening (genoteerd als een 2015 nozzle) in een terugslagklep en nozzle lichaam op de giek traverse gedeelte aan de windtunnel stopcontact. Waarborgen dat het mondstuk correct gepositioneerd met het mondstuklichaam horizontaal en evenwijdig gericht aan de luchtstroom.
- Zet de windtunnel blower en zet de luchtsnelheid in de tunnel uitgang tot 53,6 m / sec (120 mph) en bevestig de snelheid met behulp van pitotbuis gehecht aan een vliegsnelheidsmeter.
- Stel de spuitdruk tot 207 kPa (30 psi) door het aanpassen van de binnenkomende luchtdruk met behulp van een inline drukregelaar.
- Plaats het mondstuk op de bovenste positie van de traverse voorafgaand aan de start van het meetproces.
- Zorg ervoor dat alle experimentele parameters (nozzle, druk,oplossing, enz.) goed in de laserdiffractie systeem gegevensregistratie software opgenomen door te bevestigen dat de parameters die op de gebruiker Parameters-interface venster overeen met de testcondities.
LET OP: Deze data opname scherm parameter kan per laserdiffractie instrument. - Start een verwijzing meting door het selecteren van het pictogram Referentie Meting in de besturingssoftware om eventuele stof of de achtergrond deeltjes.
- Initiëren start van de meetcyclus. Afhankelijk van het laserdiffractie systeem wordt gebruikt, wordt een paar seconden typisch vereist om de sensor richten voordat wordt begonnen met het meetproces.
- Zodra het systeem aangeeft dat gereed is om de meting te starten, activeert de nevel door het openen van de toevoerklep vloeistof op het drukvat. Zodra de spray wordt gestart, laat het mondstuk door de laserbundel met de traverse mechanisme totdat de gehele sproeipluim door het meten is gepasseerd. deknijp het pistool door het sluiten van de vloeibare toevoerklep.
OPMERKING: Bij het laserdiffractie wordt gebruikt door de auteurs niet om het meetproces niet starten totdat de nevel door het meetgebied bereikt een optische concentratie van 0,5%, en gaat door tot een verstreken tijd van 5-7 seconden is verstreken. Deze instellingen is afhankelijk van de laser diffractie-systeem en gebruikersinstellingen. - Herhaal stap 3,7-3,11 minimaal 3 replicaten. Bepalen of extra herhalingen vereist zijn door het berekenen van het gemiddelde en standaarddeviatie voor de D V0.1, V0.5 D en D V0.9 van de drie herhalingen en verzekeren dat standaarddeviatie 10% of minder van het gemiddelde. Voer extra herhalingen behoefte aan de criteria.
- Herhaal stap 3,4-3,12 voor elke extra nozzle, druk, nozzle oriëntatie en luchtsnelheid combinatie van belang.
- Export en sla druppelgrootte gegevens met behulp van de methode in de exploiterende zoftware.
Representative Results
De resulterende gegevens uit deze methode kan worden uitgedrukt in verschillende formaten, afhankelijk van de voorkeur van de gebruiker en de operationele mogelijkheden van het laserdiffractie systeem. Gewoonlijk worden deze gegevens gepresenteerd als een grafiek van de volumegewogen druppelgrootteverdeling (figuren 1 en 2) of als beschrijvende statistieken druppelgrootte (tabellen 1 en 2). Deze resultaten kunnen vervolgens worden gebruikt om het effect dat veranderingen in de spuitmond of operationele parameters op de resulterende sproei druppelgrootte onderzoeken.
We hebben gekeken naar twee verschillende luchtfoto sproeikoppen, beide met dezelfde opening grootte, maar met verschillende spuiten fan hoeken. Met deze twee lucht mondstukken onderzocht we ook de effecten van spuitdruk en luchtsnelheid op druppelgrootte. Het onderzoeken van de 2015 mondstuk bedreven bij een spuitdruk van 207 kPa en het vergelijken van het volume Weighted verdelingen verkregen uit hetzelfde mondstuk werkt zoals bij 53,6 m / sec versus 71,5 m / s luchtsnelheid, is het onmiddellijk duidelijk dat de hogere luchtsnelheden resulteert in een drastische verschuiving in de incrementele en cumulatieve distributie naar kleinere druppeldiameters (figuren 1 en 2) dat het resultaat is van toegenomen uiteenvallen van sproeidruppels bij de hogere luchtsnelheid. Hoewel de grafische voorstelling van de resultaten geven een visuele weergave van de resultaten, kwantitatieve waarden uit deze verdelingen praktischer voor grotere gegevenssets. Typische druppelgrootte metrieken in de landbouw- nevel onderzoek omvatten de D V0.1, V0.5 D en D V0.9 waarden, die overeenkomen met de druppeldiameters zodanig dat 10, 50 en 90% (respectievelijk) van de sproeivolume is opgenomen in druppels van gelijke of kleinere diameter. Deze gegevens komen overeen met die in de tekening distributies, maar een meer geschikte format expressie gegevens. Vergelijking van de gegevens van zowel de 2015 en 4015 spuitmonden zowel druk en alle drie luchtsnelheden, kunnen algemene trends worden waargenomen (tabel 1). De 4015 platte ventilatorhuis resultaten in kleinere druppelgrootte dan 2015 bij dezelfde druk en luchtsnelheid, zoals aangegeven door de kleinere volumegewogen diameters (D V0.1, V0.5 D en D V0.9) en de toename van de totale volume van de nevel bestaat uit druppels van 100 urn of minder. D V0.1, V0.5 D en D V0.9 de druppeldiameters zodanig dat 10, 50 en 90%, respectievelijk, van de totale sproeivolume bestaat uit druppels van gelijke of kleinere diameter. Dit is het gevolg van de toename spuitpatroon hoek zien groter uiteenvallen bij de buitenranden van de vloeistof waaierhoek. Onder hetzelfde nozzle en spuitdruk, alle druppelgrootte metrieken nemen bij hogere luchtsnelheden, wederom als gevolg van toenemende uiteenvallen van druppels bij de higher luchtsnelheden. Een interessant fenomeen met de antenne sproeiers wordt gezien als we kijken naar de effecten van de spray druk in elk mondstuk en luchtsnelheid combinatie. Al de rest gelijk blijft, als de druk toeneemt, neemt ook druppelgrootte 11. Dit wordt veroorzaakt door een afname van het relatieve snelheidsverschil tussen de vloeistof die de spuitmond en de omringende luchtstroom, de vloeistof uitgang snelheid toeneemt als de druk verhoogd (Tabel 1) 13.
Uit de resultaten van de grond mondstukken en andere werkdruk getest, het effect van doptype op druppelgrootte is belangrijk de TTI11003 waardoor druppelgrootte die meer dan het dubbele zijn dat de XRC11003 en AI11003 druppelgrootte die in het midden van de andere twee (Tabel 2). Binnen elk mondstuk, kan drukeffecten worden waargenomen met inktdruppelgrootten afneemt met verhoogde spuitdruk.
Figuur 1. distributie Incremental druppelgrootte voor een 20 graden vlak fan luchtfoto sproeikop met een # 15 opening bedreven bij 207 kPa en bij een luchtsnelheid van 53,6 m / sec. De blauwe curve geeft de toename van volume gewogen distributie waarin het aandeel van het biedt totaal sproeivolume in druppels vallen met het bereik van elke meting bin zoals gemeten door de laser buigingstelsel. De rode kromme dezelfde gegevens, maar weergegeven als cumulatief data. De cumulatieve gegevens maakt de volumegewogen diameters specifiek voor een bepaald percentage van het totaal sproeivolume te bepalen. Zoals geïllustreerd in de figuur, aan het verkregen D V0.5 volumediameter, lokaliseren het 50% punt van de cumulatieve curve en de bijbehorende diameter van de druppeltjes blijkt dat 50% van de totale sproeivolume is opgenomen in spray droplets met een diameter van 551 micrometer of kleiner. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 2. Bijkomende druppelgrootteverdeling een 40 graden vlakke ventilator lucht sproeikop met een # 15 opening bedreven bij 207 kPa en bij een luchtsnelheid van 71,5 m / sec. Zoals in figuur 1, de blauwe curve geeft de toename volumegewogen distributie en de rode curve is de cumulatieve verdeling. Vergeleken met de in figuur 1 resultaten, de incrementele verdeling geeft een significante verschuiving naar kleinere druppeldiameters als gevolg van de toegenomen luchtsnelheid en dus enkel druppeltje verbreken. Het bepalen van de D V0.5 volumediameter blijkt dat 50% van deze spray volume contained in druppeltjes met een diameter van 350 micrometer of kleiner. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 3. Incremental grootteverdeling van de druppels met valse piek voorbeeld plot. Het tweede, kleinere piek aan de rechterkant, in de richting van het grotere uiteinde van de druppelgrootte schaal is meestal het gevolg van een van beide trillingen of andere ruis in het systeem of de aanwezigheid van de ligamenten verbonden met onvolledige verneveling in de spray cloud. Zoals druppelgrootte verdelingen voor typische agrarische spuitmonden en oplossingen kenmerkend log-normaal verdeeld zijn, kan de aanwezigheid van een secundaire piek van de verdeling een geldig resultaat van een atypische spuitoplossing en / of mondstukcombinatie, maar is eerder een indicator van een aantal storende kwestie in het meetproces. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
| Mondstuk | Pressure (kPa) | Luchtsnelheid (m / sec) | Volume gewogen diameters (pm) [gemiddelde ± St. Dev.] | Procent Spray Volume Minder dan 100 micrometer | ||
| 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 | ||
Tabel 1. Volume gewogen diameters (gemiddelden ± standaarddeviaties over drie herhaalde metingen) voor 2015 en 4015 platte ventilator lucht sproeiers werkt bij nevel druk van 207 en 414 kPa en in luchtsnelheden van 53,6, 62,6 en 71,5 m / sec.
| Mondstuk | Pressure (kPa) | Volume gewogen diameters (pm) [gemiddelde ± St. Dev.] | Procent Spray Volume Minder dan 100 micrometer | ||
| 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 | |
Tabel 2. Volume gewogen diameters (gemiddelden ± standaarddeviaties over drie herhaalde metingen) gedurende drie grond spuit nozzles (XRC11005, AI11005 en TTI11005) werkt bij nevel druk van 276 en 414 kPa.
Discussion
Er zijn een aantal belangrijke stappen die moeten worden gevolgd bij toepassing van deze methode. Met zowel lucht- en gemalen nozzle evaluaties, dient de afstand tussen de uitgang van het pijpje in de lijn van de meting vóór elke meting gecontroleerd. Elke variatie in deze afstand kan een aanzienlijke impact hebben op de resultaten. Evenzo moet de gelijktijdige luchtsnelheid gebruikt grond spuitmond testen worden gecontroleerd en aangepast om de 6,7 m / sec aanbevolen. Verschillen in luchtsnelheid van die aanbevolen wordt significante invloed op de resultaten als gevolg van het bemonsteren van vooringenomenheid problemen bij lagere luchtsnelheden, en potentieel verhogen secundaire uiteenvallen bij hogere luchtsnelheden. Ook juiste uitlijning van het laserdiffractie systeemcomponenten is cruciaal om het systeem te waarborgen werkt op de nauwkeurigheid en de precisie specificatie gecertificeerd door de fabrikant. Een goede setup en uitlijning van de mondstukken ten opzichte van de concurrent luchtstroom is van cruciaal belang om ervoor te zorgen kwaliteit van de gegevens, als zelfs een geringeverplaatsingen van een paar graden in de sproeiers positionering kan leiden tot significante effecten op de resulterende druppelgrootte data.
De gepresenteerde werkwijzen kunnen worden toegepast op ieder sproeimondstuk configuratie of sproeioplossing voor zowel grond en antennesysteem. Met gemalen sproeiers, veranderingen in spray druppelgrootte zijn meestal een functie van het type nozzle en grootte, spuitdruk en het type spuit oplossing. Met lucht spuit de extra rol van veranderingen in luchtsnelheid en de oriëntatie van het mondstuk omringende luchtstroom zijn essentieel voor de resulterende druppelgrootte. Deze methode kan worden gebruikt om het gecombineerde effect van deze factoren op de uiteindelijke druppelgrootte evalueren. Er zijn echter zeldzame gevallen waarbij een aantal wijzigingen aan de aanbevolen methoden vereist. Specifiek zal sproeioplossingen of mondstukken die grotere afstanden van het mondstuk voor volledige uiteenvallen van verstuiving in discrete deeltjes vereisen vereisen de afstand tussen mondstuk en meting point. Tot op heden zijn de enige nozzle / spuitvloeistof behandelingen die dit soort aanpassing nodig hebben straight stroom nozzles geweest bij alle operationele instellingen en nauwe hoek spleetdoppen met spray additieven die de oplossingen viscositeit te verhogen, gemeten onder luchtfoto toepassing testomstandigheden. Het laserdiffractie systeem nog steeds terugkeren druppelgrootte gegevens bij onvolledige splitsing van de nevel wolk, maar de resulterende gegevens worden gewoonlijk voorgespannen naar veel grotere druppelgrootte als gevolg spray ligamenten wordt gemeten door het systeem. Hoewel deze ligamenten niet direct duidelijk voor het blote oog, aanwezig zullen zijn typisch weergegeven in de visueel verdelingsgrafiek als secundaire piek bij het grotere einde van de druppelgrootte schaal (figuur 3). Hoewel voorzichtigheid is geboden bij de veronderstelling dat deze secundaire piek is het gevolg van de aanwezigheid van ligamenten, externe trillingen of andere aantastingen van het laserdiffractie systeem hierdooreen soortgelijke reactie. Zoals de ervaring toeneemt van een gebruiker, waardoor het onderscheid tussen beide gebaseerd op fouten gemakkelijker. In het geval nevel verneveling onvolledig gebleken dat uitbreiding van de bemonstering afstand tot 1,8 m (luchtvaartcommunicatiediensten spuitmonden) lost het probleem en keert gegevenskwaliteit. Deze 1,8 m afstand is in feite de standaard afstand waarop onze fractie beoordeelt alle rechte stroom lucht mondstukken onder toepassingsomstandigheden. Bij het werken met gemalen sproeikoppen, zijn een klasse van spuitmond ontwerpen die een tweeling gebruiken, vlakke ventilator opening uitlaat de modificatie kunnen vereisen om de spuitmond montage opstart te verzekeren de gehele sproeipluim passeert bemonsteringsplaats zonder vervuiling objectieven laserdiffractie systeem .
Hoewel deze methode is bedoeld voor de steekproefvertekening door ruimtelijke vooroordelen geassocieerd met laserdiffractie systemen te minimaliseren is niet volledig te elimineren, zodat de druppelgrootte waarden return kan niet worden beschouwd als "absolute". Laserdiffractie niet een middel voor het meten, en passen de verkregen druppelgrootte gegevens voor de niet-homogene druppel snelheden tussen de verschillende druppelgrootte in de samengestelde spuitbus cloud. Dit wordt kritisch wanneer inter-laboratorium datasets worden vergeleken, met name met betrekking tot de grond sproeiers. De momenteel aanvaarde methode om de resultaten vergelijkingen standaardiseren tussen laboratoria mogelijk maakt een aantal zeer gekalibreerde referentie sproeikoppen, waarvan de druppelgrootte gegevens worden gebruikt om een reeks indelingscategorieën stellen. Evaluatie van deze nozzles moeten worden uitgevoerd als onderdeel van elke druppel sizing evalueren. Verdere details over de sproeiers en classificatie definities zijn te vinden in de American Society of Agricultural en Biologische Engineers (ASABE) "Spray Nozzle Indeling naar Droplet Spectra" International Standard (ASAE / ANSI, 2009).
Zoals in de introductie, zijn er andere druppel maatvoering systemen naast laser diffractie. Wanneer laserdiffractie verschaft een samengestelde maat van druppeltjesgrootte in het gehele sproeipluim deze andere werkwijzen zoomen op een klein gebied met de spray cloud, bemonsteren slechts een klein deel van de totale nevel cloud. Een representatief monster van het hele pluim met deze andere werkwijzen vereist een veel strenger en tijdrovend, multi-chordale verplaatsing van dwarsdoorsnedegebied de sproeipluim met als gevolg een groot aantal sub-monsters die moeten worden gecombineerd voor het opwekken samengestelde resultaat. Dit vergt veel meer tijd dan het gebruik van laserdiffractie.
Wanneer deze methode succesvol is geïntegreerd in een onderzoeksprogramma en de technieken beheerst door de gebruikers, is de volgende uitdaging geleidende gestructureerde experimenten gericht op het begrijpen van de rol van elk van de invloedsfactoren spelen met betrekking tot de vorming van druppelgrootte. Dit is een biggER uitdaging dan het lijkt, gezien de schijnbaar eindeloze combinatie van het type nozzle, nozzle setup en operationele factoren, luchtsnelheid en nozzle positie (sproeien vanuit de lucht) en real-world tankmengsels die door het applicatie-industrie. Nog meer een uitdaging is het vinden van een manier om de merken van deze informatie ter beschikking van de schilders in een formaat dat gemakkelijk bruikbaar. Een optie heeft onze fractie gebruikt met groot succes is een klasse van experimentele ontwerpen genaamd response oppervlakken die het mogelijk maken voor de ontwikkeling van de druppelgrootte voorspellingsmodellen op basis van een beperkt aantal experimentele behandelingen waardoor een uiterst efficiënte evaluatie van meerdere sproeiers en oplossingen 14, 15. Deze gestructureerde ontwerpmethode is gebruikt om een reeks druppelgrootte modellen voor de meest gebruikte antenne 11 en gemalen mondstukken 16 die door landbouw- applicators ontwikkelen.
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).
