A cseppképzés módjai, jellemzői, mechanizmusa

In document Különböző műveleti tényezők hatása a permetezés eloszlási viszonyaira (Pldal 19-25)

2. IRODALMI ÁTTEKINTÉS

2.2. A munkaminőséget befolyásoló tényezők

2.2.1. A cseppképzés módjai, jellemzői, mechanizmusa

A növényvédelmi eljárások döntő többségében szórással juttatjuk ki a kezelendő felületre a hatóanyagot. A növényvédő szereket egyrészt felhígítva (leggyakrabban vízzel) mint permetlé (oldat, szuszpenzió, emulzió), másrészt por, granulátum, esetleg gázosodó készítmény formájában használjuk. A szórástechnikai módszerek a következők (LÁSZLÓ, 1993, LÁSZLÓ, 2003b):

➢permetezés (a cseppek több mint 80%-a 150-750 µm közötti)

➢porlasztás (a cseppek több mint 80%-a 50-150 µm közötti)

➢ködképzés (0,5-50 µm közötti cseppekkel)

➢porozás (általában 0,5-50 µm közötti szemcsemérettel)

➢mikrogranulátum-szórás (általában 100-800 µm közötti szemcsemérettel).

A permetezési műveletek hatékonyságát befolyásoló tényezők közül a cseppképzést tarthatjuk az egyik legfontosabbnak. A veszteségek mértéke erősen függ a kialakuló cseppek átlagos (közepes) méretétől, valamint a cseppstruktúrától. A fúvóka-fejlesztések céljai elsősorban az elsodródás csökkentése, és a cseppek célfelületre jutásának javítása, ez azonban nem más, mint az ideális cseppméret és csepp-eloszlás keresése. A közepes cseppátmérő, a cseppstruktúra a porlasztó konstrukciós, illetve üzemeltetési paramétereitől, valamint a környezeti levegő és a kipermetezett folyadék jellemzőitől függ.

Hidraulikus cseppképzés

A hidraulikus cseppképzés folyamata két fő szakaszra bontva vizsgálható. Első (porlasztón belüli) szakaszára a cirkuláció, vagy a folyadékütköztetés a jellemző, tehát a porlasztó konstrukciós kialakításának, az üzemeltetési paramétereknek van meghatározó szerepe. A folyadéksugár cseppekre történő szétesése ténylegesen a második szakaszban (a kilépő nyílás után) történik, ami a különböző külső és belső erők cseppképző hatásának tulajdonítható (LÁSZLÓ, 1979; LÁSZLÓ,1997).

A cirkulációs porlasztónál a kilépőnyílás előtt egy kis teret, ún. cirkulációs kamrát alakítanak ki. Ide a folyadék tangenciálisan elhelyezett nyílásokon keresztül áramlik. A folyadék belépésénél a cirkulációs kamrában kialakuló cirkuláció értéke ideális folyadék esetén (LÁSZLÓ, 1997):

Γ=2⋅Rkπ⋅v⋅cosβ=2⋅Rkπ⋅cosβ

v·cosβ = a folyadék érintőirányú sebessége (ha a beömlőnyílás merőleges a kamra alkotójára, cosβ=1) [m/s],

q = az időegység alatt szállított folyadékmennyiség [m3/s], Abe = a belépési (átömlési) keresztmetszet [m2],

C = a cirkulációs tényező, a porlasztó konstrukciós jellemzője [1/m].

A gyakorlat inkább a K módosított cirkulációs tényezőt használja, amely a kiömlőnyílás méretét (r0) is figyelembe veszi:

K= Rk⋅r0π⋅cosβ

Abe (8)

A külső és belső erők együttes figyelembevételével a cseppképzés mechanizmusát vagy a sugár-, vagy a hártyabomlás (lamella bomlás) elve alapján magyarázhatjuk. A sugárbomlásról az első jól alkalmazható elmélet, és kísérleti eredmények Rayleigh, Weber, Haenlein és Ohnesorge nevéhez fűződnek (LÁSZLÓ, 1985). A sugárbomlás mechanizmusa a környezeti levegő hatását figyelmen kívül hagyva, függ a kilépő sugár kezdeti átmérőjétől (ds), sebességétől (v) és a porlasztott folyadék sűrűségétől (), felületi feszültségétől (), viszkozitásától (). A három bomlásforma (lineáris, szinuszos, porlasztási) a sugár Reynolds-számának és a Z számnak függvényében ábrázolható:

ahol d0 a kilépő furat átmérője.

A cseppképzésben részt vevő erők az aerodinamikai hatásokat is figyelembe véve a következőképpen írhatók le:

 a folyadék tehetetlenségi ereje:  v2d2;

 a felületi erő:  d;

 a viszkozitási erő: vd;

 a levegő tehetetlenségi ereje: kv2d2.

Függvénykapcsolatuk – dimenzió nélküli formába rendezve - az alábbi empirikus egyenlettel jellemezhető, ahol a, b, c konstrukciós jellemzőktől függő konstans (TURBA, 1976;

LÁSZLÓ, 1979):

d

d0=

(

ρvσ2d2

)

a

(

σρdη2

)

b

(

ρρk

)

c (13)

A kialakuló közepes cseppátmérő számítható az elemi tömegegységnyi folyadék cseppé alakulásának energiamérlege szerint is. Tételezzük fel, hogy a fúvókából kilépő, de még a kialakult folyadékhártyában lévő Δm tömegű vΔm sebességű folyadékmennyiség átalakul egyetlen cseppé. Ebben az esetben az energiamérleg a következőképpen írható fel (SIDAHMED, 1996):

Δh = a folyadékfátyol elvékonyodása és a csepp kialakulása közötti függőleges irányú távolság [m],

vf = a kialakult csepp sebessége [m/s], df = a kialakult csepp átmérője [m], σ = a folyadék felületi feszültsége [N/m].

Az egyenlet felírásánál a következő feltevésekből indultak ki:

Δm tömegegységnek nincs kezdeti felülete, mivel a folyadékfátyol belsejében található, vagy felülete annyira kicsi, hogy a kialakult cseppéhez viszonyítva elhanyagolható, ezzel jellemezzük Δm állapotát közvetlenül cseppé formálódása előtt,

 a csepp kialakulása függ a felületi feszültség, a viszkozitás és a gravitáció hatásától,

Δm termikus energiája változatlan,

 a teljes tömeg átalakul, azaz: Δm=π⋅d3f⋅ρ

6 (15)

Mechanikus cseppképzés

Mechanikus cseppképzésű forgótárcsás porlasztóknál a cseppbomlás formái, fázisai jó egyezést mutatnak a hidraulikus cseppképzés mechanizmusával (a sugárbomlás, illetve a hártyabomlás elméletével). A folyadékadagolás függvényében három bomlásformát rögzíthetünk (LÁSZLÓ, 1997):

 eseti cseppleválást (a betáplálás kis mértéke mellett),

 fonál-, vagy szalagképződést és cseppekre bomlást (az adagolást fokozatosan növelve),

 film- vagy hártyaképződést, majd cseppekre bomlást (nagy folyadék betáplálás esetén).

A cseppbomlást befolyásoló változók célszerű csoportosításával ennél a cseppképzési módnál is dimenzió nélküli kifejezések (16,17,18) írhatók fel:

Re=ωρD2 légporlasztás 25 m/s-nál nagyobb légsebességnél érvényesül, azonban tiszta légporlasztásról csak 80 m/s feletti légsebességnél beszélünk. A ventilátor által szállított levegőt egy Venturi-csőben (szórócső) felgyorsítjuk, és a cső legszűkebb keresztmetszetében helyezzük el a

permetlé bevezetésére szolgáló szórófejet. Amennyiben az áramló levegő a permetlevet egy ívelt felületen folyadékfátyollá tudja alakítani, majd a felület éles széléről cseppekre bontani, akkor egyenletesebb és kisebb cseppek keletkeznek, mintha a permetlevet egyszerűen csak bevezetjük a légáramba (CSIZMAZIA, 2006).

Pneumatikus cseppképzésnél a porlasztás mechanizmusa kétlépcsős, először szalagképződés, majd a szalagoknak cseppekké való szétesése következik be. A csepp akkor bomlik szét, amikor a levegő járulékos dinamikai nyomása (pd) meghaladja a felületi

A cseppre ható dinamikai nyomás a légellenállásból származó erő (Fd) és az áramlás irányára merőleges homlokfelület (Am) figyelembevételével:

A két összefüggésből (20 és 21) következik, hogy az a kritikus levegősebesség (vkr), amely az ismert átmérőjű (d) csepp szétporlasztásának határesete, azonos anyagjellemzőknél megközelítően (TURBA, 1976):

v2krd=állandó (22)

Termikus cseppképzés

A cseppképzés ezen módját melegköd-képző gépeken alkalmazzák. A cél lehet például zárt térben történő fertőtlenítés, felületkezelés, vagy repülő kártevők elleni védekezés.

Térfertőtlenítés esetében fontos, hogy a képzett cseppek minél tovább tartózkodjanak a levegőben ezért az 5 m-nél kisebb cseppméret a kedvező. Felületkezelésnél a növényekre minél több cseppet, lehetőleg egyenletes eloszlásban kell juttatnunk, ekkor 5-30 m-es

cseppméret szükséges. A melegköd-képző lényegében egy reaktív motorhoz hasonló felépítésű, mozgó alkatrész nélküli szerkezet. Egy henger alakú, egyik oldalán nyitott égéstérbe légsűrítővel levegőt juttatnak és abba szabályozottan benzint porlasztanak. A keletkezett füstgáz nagy sebességgel (300-400 m/s) áramlik az égéstér nyitott vége felé, ahol a kilépőnyílás előtt jól párolgó folyadékban oldott vegyszert adagolnak. A forró füstgázban elpárolgó folyadék minden egyes cseppje hordozza a hatóanyagot. Amikor a permethalmaz a szabadba áramlik, lehűl, és köd formájában kicsapódik. A ködcseppek mérete 0,5-50 m tartományba esik (CSIZMAZIA, 2006).

Ultrahangos cseppképzés

A folyadék porlasztása ultrahangos rezgések hatására is bekövetkezhet. Az elektromos ultrahangos porlasztók működése leggyakrabban a piezoelektromos hatáson alapul. A piezoelektromos kristály váltakozó feszültséggel gerjesztve mechanikus rezgésbe hozható, és ezzel a cseppképzés számára megfelelő nyomásimpulzusokat biztosít (DIMITRIEVITS et al., 2000).

Elektrosztatikus cseppképzés

Elektrosztatikus cseppképzésnél a cseppbomlás határesete a mechanikus illetve elektrosztatikus nyomás egyensúlya, ami idealizált feltételek között (LÁSZLÓ, 1997):

psE2 2 =2σ

r (23)

ahol:

ps: az elektrosztatikus nyomás,

ε: a permittivitás, dielektromos állandó, E: a gömbfelületi térerő.

A Q ponttöltés (24) összefüggést behelyettesítve megkapjuk a cseppbomlás töltési határértékét (25).

E= Q

4π ϵr2 (24) Q=8π

σ ϵr3 (25)

In document Különböző műveleti tényezők hatása a permetezés eloszlási viszonyaira (Pldal 19-25)

KAPCSOLÓDÓ DOKUMENTUMOK