Способ распыления жидких веществ и устройство для его осуществления

 

Использование: малообъемное опрыскивание сельскохозяйственных культур. Сущность изобретения: жидкость к распыливающему устройству подают с вязкостью в пределах 0,87·10^-3≅ μ ≅ 1,5 Пa·c содержанием C, нерастворенных частиц по отношению к количеству C₂ жидкости, пропускаемой через распыляющее устройство в единицу времени в пределах 1 ≅ (C₁ + C₂)/C₂ ≅ 1,9 и максимальным размером d нерастворенных частиц в пределах 0 ≅ d ≅ 5 мм, под давлением P₁, подачи жидкости в пределах 0,02 ≅P₁ ≅ 150 атм. Соотношение давления жидкости к давлению газового потока поддерживают в пределах 1,2 ≅ P₁/P₂ ≅ 1,5 · 10³. Дробление жидкости осуществляют, пропуская ее через отверстия с последующим многоэтапным дроблением, включающим на первом этапе механическое дробление путем удара струи о неподвижное препятствие с образованием частиц с объемом V₁, выбираемым по отношению к объему V₂ подаваемой для дробления в единицу времени жидкости в пределах 10^-9 ≅ V₁/V₂ ≅1. На втором этапе осуществляют взаимодействие полученных частиц жидкости с n струями газового потока, количество которых выбирают в пределах 1 ≅ n ≅ 10⁹, при этом производят инерционное сепарирование мелких частиц и дробят крупные пересекающимися струями газового потока с образованием частиц с объемами V₃, отношение которого к объему V₁ выбирают в пределах 10^-9 ≅ V₃/V₁ ≅ 1. На последнем этапе дробления производят сепарацию наиболее крупных частиц объемом V₄ с последующим дроблением до объемов V₅ отношение которого к объему V₄ поддерживают в пределах 10^-9 ≅ V₅/V₄ ≅ 1. При дроблении частиц жидкости струями газового потока осуществляют их насыщение объемами газа V₆, которые выбирают по отношению к объему V₃, поддерживая суммарный расход q_г газа по отшению к объемному расходу q_ж жидкости в пределах 10^-3 ≅ q_г/q_ж ≅ 10³. В устройстве выходной участок патрубка 3 подачи жидкости размещен в жидкостной камере 2 и выполнен с отверстиями 4 в его боковой стенке. Патрубок подачи газового потока выполнен в виде размещенного в полости корпуса 1 сменного воздухозаборника 5 с обращенной к жидкостной камере 3 торцовой стенкой 6, имеющего в торцовой и боковой стенках отверстия 7 и 8 для подачи струй газового потока в полость корпуса. Выпускное средство для подачи жидкости в полость корпуса 1 выполнено в виде щелевого отверстия 10 в стенке 11 жидкостной камеры, обращенной к торцовой стенке 6 воздухозаборника с образованием в полости корпуса камеры 12 предварительного дробления. Отношение площади S₁ щелевого отверстия 10 к площади S₂ торцовой стенки воздухозаборника 5 выбрано в пределах 0,011 ≅ S₁/S₂ ≅ 1,2·10³. Отношение величины S ширины щелевого зазора к расстоянию l между стенкой 11 жидкостной камеры и торцовой стенкой воздухозаборника выбрано в пределах 1,3·10^-2 ≅ S/l ≅ 1,4·10³. Между наружной поверхностью боковой стенки патрубка 5 и внутренней поверхностью корпуса образована камера 13 основного дробления протяженной формы. Отверстия на боковой стенке воздухозаборника выполнены с переменными и уменьшающимися в направлении перемещения потока шагом минимальным размером сечения и под углом α между перпендикулярами к выходным плоскостям отверстий и касательным к образующей стенки воздухозаборника, выбранным в пределах 10° ≅ α ≅ 170° Отношение площади S₃ входного отверстия камеры основного дробления к площади S₄ ее выходного отверстия выбрано в пределах 2,1·10^-2 ≅ S₃/S₄ ≅ 3,2·10². Отношение объема V₇ камеры 13 основного дробления к объему V₈ камеры 12 предварительного дробления выбрано в пределах 5,2·10^-2 ≅ V₇/V₈ ≅ 4,6·10². Воздухозаборник 5 в зоне выходного сопла 16 выполнен с отогнутой боковой стенкой 17 с острой кромкой 18, образующей с выходным торцом корпуса зону сепарации и окончательного дробления в виде изогнутого канала 20. Угол заострения β острой кромки выбран в пределах 10° ≅ α ≅ 170° Отношение площади S₅ отогнутой боковой стенки 17 к площади S₄ выходного отверстия камеры основного дробления выбрано в пределах 0,48·10^-2 ≅ S₅/S₄ ≅ 6,1·10². Отношение площади S₆ выходного отверстия 21 воздухозаборника выбрано в пределах 0,1 ≅ S₆/S₇ ≅ 3,1, а отношение суммарной площади S₈ отверстий торцовой стенки воздухозаборника и площади S₉ отверстий боковой стенки воздухозаборника к площади S₇ входного отверстия воздухозаборника выбрано в пределах 10^-3 ≅ (S₈ + S₉)/S₇ ≅ 10. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к распылительной технике и может быть использовано преимущественно для опрыскивания сельскохозяйственных культур, в частности к способам устройства малообъемного опрыскивания сельскохозяйственных культур.

Наиболее близким к изобретению является способ распыления жидких веществ, включающий подачу жидкости к распыливающему устройству с последующим дроблением жидкости и транспортировкой ее газовым потоком.

Наиболее близким к изобретению является устройство для распыления жидких веществ, содержащее корпус с патрубками подачи жидкости и газового потока, размещенную в корпусе жидкостную камеру, сообщенную с патрубком подачи жидкости и имеющую выпускное средство для подачи жидкости в полость корпуса, в камеру основного дробления и выпускное сопло.

Недостатком известных способа и устройства является полидисперсное распыление, приводящее к низкому качеству обработки поверхности и высокому расходу рабочего вещества.

Технический результат изобретения снижение расхода рабочего вещества и обеспечение возможности управления процессом дробления.

В части способа это достигается тем, что в способе распыления жидкости веществ, включающем подачу жидкости к распыливающему устройству с последующим дроблением жидкости и транспортировкой ее газовым потоком, согласно изобретению, жидкость к распыливающему устройству подают с вязкостью в пределах 0,87˙10^-3 ≅μ≅1,5 Па ˙ с с содержанием С, нерастворенных частиц по отношению к количеству С₂ жидкости, пропускаемой через распыливающее устройство в единицу времени в пределах 1≅(С₁+C₂)/С₂≅1,9 и максимальным размером d нерастворенных частиц в пределах 0 ≅ d ≅ 5 мм, под давлением Р₁ подачи жидкости в пределах 0,02 ≅ Р₁ ≅ 150 атм, соотношение давления жидкости к давлению газового потока поддерживают в пределах 1,2 ≅ P₁/Р₂ ≅ 1,5˙10³, при этом дробление жидкости осуществляют, пропуская ее через отверстия с последующим многоэтапным дроблением, включающим на первом этапе механическое дробление путем удара струи о неподвижное препятствие с образованием частиц объемом V₁, выбираемым по отношению к объему V₂ подаваемой для дробления в единицу времени жидкости в пределах 10^-9 ≅ V₁/V₂ ≅1, на втором этапе осуществляют взаимодействие полученных частиц жидкости с n струями газового потока, количество которых выбирают в пределах 1 ≅ n ≅ 10⁹, при этом производят инерционное сепарирование мелких частиц и дробят крупные перекрещивающимися струями газового потока с образованием частиц с объемом V₃, отношение которого к объему V₁ выбирают в пределах 10^-9 ≅ V₃/V₁ ≅ 1, на последнем этапе дробления производят сепарацию наиболее крупных частиц объемом V₄ с последующим дроблением до объемов V₅, отношение которого к объему V₄ поддерживают в пределах 10^-6 ≅V₅/V₄≅ 1 причем при дроблении частиц жидкости струями газового потока осуществляют их насыщение объемами газа V₆, которые выбирают по отношению к объему V₃, поддерживая суммарный объемный расход q_г газа по отношению к объемному расходу q_ж в пределах 10^-3 ≅q_г/q_ж ≅ 10³.

В части устройства технический результат достигается тем, что в устройстве для распыления жидких веществ, содержащем корпус с патрубками подачи жидкости и газового потока, размещенную в корпусе жидкостную камеру, сообщенную с патрубком подачи жидкости и имеющую выпускное средство для подачи жидкости в полость корпуса, камеру основного дробления и выпускное сопло, согласно изобретению выходной участок патрубка подачи жидкости размещен в жидкостной камере и выполнен с отверстиями в его боковой стенке, патрубок подачи газового потока выполнен в виде размещенного в полости корпуса сменного воздухозаборника с обращенной к жидкостной камере торцовой стенкой, имеющего в торцовой и боковой стенках отверстия для подачи струй газового потока в полость корпуса, выпускное средство для подачи жидкости в полость корпуса выполнено в виде щелевого отверстия в стенке жидкостной камеры, обращенной к торцовой стенке воздухозаборника с образованием в полости корпуса камеры предварительного дробления, отношение площади S₁, щелевого отверстия к площади S₂ торцовой стенки воздухозаборника выбрано в пределах 0,011 ≅S₁/S₂ ≅ 1,2 ˙10³, отношение величины S ширины щелевого зазора к расстоянию l между стенкой жидкостной камеры и торцовой стенкой воздухозаборника в пределах 1,3 ˙10^-2 ≅ δ/l ≅1,4 ˙10³ между наружной поверхностью боковой стенки патрубка и внутренней поверхностью корпуса образована камере основного дробления протяженной формы, при этом отверстия на боковой стенке воздухозаборника выполнены с переменными и уменьшающимися в направлении перемещения потока шагом и минимальным размером сечения и под углом α между перпендикулярами к выходным плоскостям отверстий и касательными к образующей стенки воздухозаборника, выбранным в пределах 10^о ≅ α ≅170^о, отношение площади S₃ входного отверстия камеры основного дробления к площади S₄ ее выходного отверстия выбрано в пределах 2,1˙10^-2 ≅ S₃/S₄ ≅ 3,2 ˙10², отношение объема V₇ камеры основного дробления объему V₈ камеры предварительного дробления выбрано в пределах 5,2˙ 10^-2 ≅ V₇/V₈ ≅ 4,6˙10², причем воздухозаборник в зоне выходного сопла выполнен с отогнутой боковой стенкой с острой кромкой, образующей с выходным торцем корпуса зону сепарации и окончательного дробления в виде изогнутого канала, угол β острой кромки выбран в пределах 10^о ≅ β ≅170^о, отношение площади заострения S₅ отогнутой боковой стенки к площади S₄ выходного отверстия камеры основного дробления выбрано в пределах 0,48 ˙10^-2 ≅ S₅/S₆ ≅ 6,1˙ 10², отношение площади S₆ выходного отверстия зоны окончательного дробления к переменной площади S₇ входного отверстия воздухозаборника выбрано в пределах 0,1 ≅ S₆/S₇ ≅3,1, а отношение суммарной площади S₈ отверстий торцовой стенки воздухозаборника и площади S₉ отверстий боковой стенки воздухозаборника к площади S₇входного отверстия воздухозаборника выбрано в пределах 10^-3≅(S₈+S₉)/S₇≅2.

На фиг.1 представлено устройство для распыления жидких веществ, разрез; на фиг.2 узел I на фиг.1.

Устройство содержит корпус 1 с жидкостной камерой 2, которая сообщена с патрубком 3 подачи жидкости, выходной участок которого размещен в жидкостной камере и выполнен с отверстиями 4 в его боковой стенке. Жидкостная камера 2 имеет выпускное средство для подачи жидкости в полость корпуса, камеру основного дробления.

Устройство имеет также патрубок подачи газового потока, выполненный в виде размещенного в полости корпуса сменного воздухозаборника 5, имеющего обращенную к жидкостной камере торцовую стенку 6. Воздухозаборник 5 выполнен с отверстиями 7 и 8 для подачи струй газового потока в полость корпуса соответственно в торцовой 6 и боковой 9 стенках.

Выпускное средство для подачи жидкости в полость корпуса выполнено в виде щелевого отверстия 10 в стенке 11 жидкостной камеры 2, обращенной к торцовой стенке 6 воздухозаборника с образованием в полости корпуса камеры 12 предварительного дробления. Отношение площади S₁, щелевого отверстия 10 к площади S₂ торцевой стенки 6 воздухозаборника выбрано в пределах 0,011 ≅ S₁/S₂ ≅ 1,2˙10³. Отношение величины S ширины щелевого зазора к расстоянию l между стенкой 11 жидкостной камеры 2 и торцевой стенкой 6 воздухозаборника выбрано в пределах 1,3 ˙10^-2≅ S/l ≅ 1,4˙10³. Между наружной поверхностью боковой стенки 9 патрубка и внутренней поверхностью корпуса 1 образована камера 13 основного дробления протяженной формы. Отверстия 8 на боковой стенке 9 воздухозаборника 5 выполнены с переменным и уменьшающимся в направлении перемещения потока шагом и минимальным размером сечения и под углом α между перпендикулярами к выходным плоскостям отверстий и касательными к образующей стенки 9 воздухозаборника 5. Угол α выбирается в пределах 10^о ≅ α ≅ 170^о.

Отношение площади S₃ входного отверстия 14 камеры 13 основного дробления к площади S₄ ее выходного отверстия 15 выбрано в пределах 2,1˙ 10^-2 ≅ S₃/S₄ ≅ 3,2 ˙10².

Отношение объема V₇ камеры 13 основного дробления к объему V₈камеры 12 предварительного дробления выбрано в пределах 5,2 ˙10^-2 ≅ U₇/U₈ ≅ 4,6 ˙10². Воздухозаборник 5 в зоне выходного сопла 16 выполнен с отогнутой боковой стенкой 17 с острой кромкой 18, образующей с выходным торцом 19 зону 20 сепарации и окончательного дробления в виде изогнутого канала. Угол заострения β острой кромки выбран в пределах 10^о ≅ β ≅170^о. Отношение площади S₅ отогнутой боковой стенки 17 к площади S₄ выходного отверстия 15 камеры 13 основного дробления выбрано в пределах 0,48 ˙10^-2≅S₅/S₄ ≅ 6,1˙10². Отношение площади S₆ выходного отверстия зоны 20 окончательного дробления к переменной площади S₇ входного отверстия 21 выбрано в пределах 0,1 ≅ S₆/S₇ ≅ 3,1. Отношение суммарной площади S8 отверстий 7 торцевой стенки 6 воздухозаборника 5 и площади S₉ отверстий 8 боковой стенки 9 воздухозаборника 5 к площади S₇ входного отверстия 21 воздухоозаборника 5 выбрано в пределах 10^-3≅(S₈+S₉)/S₇≅10.

Площадь S₄ взаимосвязана с площадью S₇ соотношением 10^-3 ≅S₄/S₇ ≅ 10.

Сменный воздухозаборник имеет полость 22 для подачи газа в камеру 12 предварительного дробления через отверстия 7 и в камеру 13 основного дробления через отверстия 8 в боковой стенке 9, т.е. отверстие 7 и 8 образуют два участка подачи газа. Третий участок поворота и транспортировки распыленной жидкости ограничен отогнутой боковой стенкой 17, отверстием выходного сопла 16.

Объем третьего участка определен либо кинетическими особенностями рассеяния распыленной рабочей жидкости, подаваемыми в зону третьего участка струями рабочего газа, либо расположением и конструктивными особенностями поверхностей орошаемых рабочей жидкостью объектов. Для подачи рабочего газа в воздухозаборник 5 предусмотрено газоподающее устройство 23.

Способ осуществляют следующим образом.

Преимущественно в качестве основного компонента рабочего вещества выбирают воду, а в качестве нерастворенных частиц частицы жидкости, нерастворимые в основном компоненте, коллоидные или твердые частицы. В качестве рабочего газа преимущественно выбирают воздух.

Жидкость к распыливающему устройству подают с вязкостью в пределах 0,87˙ 10^-3 ≅μ≅ 1,5 Па ˙ с, содержанием C₁ нерастворенных частиц по отношению к количеству С₂ жидкости, пропускаемой через распыливающее устройство в единицу времени в пределах 1 ≅ (С₁+C₂)/С₂ ≅1,9 и максимальным размером d нерастворенных частиц в пределах 0 ≅ d ≅ 5 мм, под давлением Р, подачи жидкости в пределах 0,02 ≅ Р₁ ≅ 150 атм.

Соотношение давления жидкости к давлению газового потока поддерживают в пределах 1,2 ≅ Р₁/Р₂ ≅ 1,5 ˙10³. Дробление жидкости осуществляют следующим образом. По патрубку 3 жидкость поступает в жидкостную камеру 2 через отверстия 4.

Затем жидкость пропускают через щелевое отверстие 10, которое может быть выполнено в виде кольцевого отверстия или произвольной формы.

После прохода жидкости через щелевое отверстие 10 происходит ее последующее многоэтапное дробление. На первом этапе струя ударяется о торцовую стенку 6 воздухозаборника с образованием частиц с объемом V₁, выбираемым по отношению к объему V₂ подаваемой для дробления в единицу времени жидкости в пределах 10^-9 ≅ V₁/V₂ ≅ 1.

На втором этапе происходит взаимодействие полученных частиц жидкости с h струями газового потока, поступающими через отверстия 7 торцовой стенки 6 воздухозаборника 5. Количество струй выбирают в пределах 1 ≅ n ≅ 10⁹, при этом производят инерционное сепарирование мелких частиц и дробят крупные перекрещивающимися струями газового потока с образованием частиц с объемом V₃. Отношение V₃ к объему V₁, выбирают в пределах 10^-9 ≅V₃/V₁ ≅ 1. На последующем этапе дробления производят сепарацию наиболее крупных частиц объемом V₄ с последующим дроблением до объемов V₅. Отношением объема V₅ к объему V₄ поддерживают в пределах 10^-6 ≅ V₅/V₄ ≅ 1.

При дроблении частиц жидкости струями газового потока осуществляют их насыщение объемами газа V₆, которые выбирают по отношению к объему V₃, поддерживая суммарный объемный расход q_г, газа по отношению к объемному расходу жидкости q_ж в пределах 10^-3 ≅ q_г/q_ж ≅ 10³.

Наиболее эффективное газонасыщение распыляемых частиц жидкости осуществляют на основных этапах их дробления, когда суммарную площадь поверхности частиц раздробленной жидкости увеличивают на несколько порядков по отношению к суммарной площади поверхности подаваемого в единицу времени объема жидкости.

Между этапами предварительного и окончательного дробления может быть осуществлен не один выше описанный этап (основной), а m этапов, на каждом из которых осуществляется последовательное измельчение дробимых частиц рабочей жидкости от объема V₁ до V₃.

Формула изобретения

1. Способ распыления жидких веществ, включающий подачу жидкости к распыливающему устройству с последующим дроблением жидкости и транспортировкой ее газовым потоком, отличающийся тем, что жидкость к распыливающему устройству подают с вязкостью в пределах 0,87·10^-3≅ μ ≅ 1,5 Па·с содержанием C₁ нерастворенных частиц по отношению к количеству C₂ жидкости, пропускаемой через распыливающее устройство в единицу времени в пределах и максимальным размером d нерастворимых частиц в пределах 0 ≅ d ≅ 5 мм, под давлением P₁ подачи жидкости в пределах 0,02 ≅ P₁ ≅ 150 атм, соотношение давления жидкости и давления газового потока поддерживают в пределах 1,2 ≅ P₁/P₂ ≅ 1,5 · 10³, при этом дробление жидкости осуществляют, пропуская ее через отверстия с последующим многоэтапным дроблением, включающим на первом этаже механическое дробление путем удара струи о неподвижное препятствие с образованием частиц с объемом V₁, выбираемым по отношению к объему V₂ подаваемой для дробления в единицу времени жидкости в пределах 10^-9 ≅ V₁/V₂ ≅ 1, на втором этапе осуществляют взаимодействие полученных частиц жидкости с n струями газового потока, количество которых выбирают в пределах 1 ≅ n ≅ 10⁹, при этом производят инерционное сепарирование мелких частиц и дробят крупные перекрещивающимися струями газового потока с образованием частиц с объемом V₃, соотношение которого и объема V₁ выбирают в пределах 10^-9 ≅ V₃/ V₁ ≅ 1, на последнем этапе дробления производят сепарацию наиболее крупных частиц объема V₄ с последующем дробление до объемов V₅, соотношение которого и объема V₄ поддерживают в пределах 10^-6 ≅ V₅/V₄ ≅ 1, причем при дроблении частиц жидкости струями газового потока осуществляют их насыщение объемами газа V₆, которые выбирают по отношению к объему V₃, поддерживая суммарный объемный расход q_г газа по отношению к объемному расходу q_ж жидкости в пределах 10^-3 ≅ q_г/q_ж ≅ 10³.

2. Устройство для распыления жидких веществ, содержащее корпус с патрубками подачи жидкости и газового потока, размещенную в корпусе жидкостную камеру, сообщенную с патрубком подачи жидкости и имеющую выпускное средство для подачи жидкости в полость корпуса, в камеру основного дробления и выпускное сопло, отличающееся тем, что выходной участок патрубка подачи жидкости размещен в жидкостной камере и выполнен с отверстиями в его боковой стенке, патрубок подачи газового потока выполнен в виде размещенного в полости корпуса сменного воздухозаборника с обращенной к жидкостной камере торцевой стенкой, имеющего в торцевой и боковой стенках отверстия для подачи струй газового потока в полость корпуса, выпускное средство для подачи жидкости в полость корпуса выполнено в виде щелевого отверстия в стенке жидкостной камеры, обращенной к торцевой стенке воздухозаборника с образованием в полости корпуса камеры предварительного дробления, соотношение площади S₁ щелевого отверстия и площади S₂ торцевой стенки воздухозаборника выбрано в пределах 0,011 ≅ S₁/S₂ ≅ 1,2 · 10³, соотношение величины δ ширины щелевого забора и расстояния l между стенкой жидкостной камеры и торцевой стенкой воздухозаборника выбрано в пределах 1,3·10^-2≅ δ/l≅ 1,4·10³, между наружной поверхностью боковой стенки патрубка и внутренней поверхностью корпуса образована камера основного дробления протяженной формы, при этом отверстия на боковой стенке воздухозаборника выполнены с переменным и уменьшающимся в направлении перемещения потока шагом и минимальным размером сечения и под углом α между перпендикулярами к выходным плоскостям отверстий и касательными к образующей стенки воздухозаборника, выбранным в пределах 10°≅ α≅ 170°, соотношение площади S₃ входного отверстия камеры основного дробления и площади S₄ ее выходного отверстия выбрано в пределах 2,1 · 10^-2 ≅ S₃/S₄ ≅ 3,2 · 10², соотношение объема V₇ камеры основного дробления и объема V₈ камеры предварительного дробления выбрано в пределах 5,2 · 10^-2 ≅ V₇/V₈ ≅ 4,6 · 10², причем воздухозаборник в зоне выходного сопла выполнен с отогнутой боковой стенкой с острой кромкой образующей с выходным торцом корпуса зону сепарации и окончательного дробления в виде изогнутого канала, угол заострения β острой кромки выбран в пределах 10°≅ β ≅ 170°, соотношение площади S₅ отогнутой боковой стенки и площади S₄ выходного отверстия камеры основного дробления выбрано в пределах 0,48 · 10^-2 ≅ S₅/S₄ ≅ 6,1 · 10², соотношение площади S₆ выходного отверстия зоны окончательного дробления и переменной площади S₇ входного отверстия воздухлзаборника выбрано в пределах 0,1 ≅ S₆/S₇ ≅ 3,1 , а соотношение суммарной площади S₈ отверстий торцевой стенки воздухозаборника и площади S₉ отверстий боковой стенки воздухозаборника и площади S₇ входного отверстия воздухозаборника выбрано в пределах

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2