Разработка устройства для объемной обработки сеянцев хвойных пород жидкими препаратами с использованием переохлажденного пара

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разработка устройства для объемной обработки сеянцев хвойных пород жидкими препаратами с использованием переохлажденного пара

Невзоров В.Н.

Бырдин П.В.

Красноярский государственный аграрный университет, Красноярск, Россия

The new device is developed for volume processing of coniferous plants by liquid preparations with the use of overcooled steam. Influence of key parameters of the device on the expense of a liquid preparation is defined.

Объемы воспроизводства лесов в Российской Федерации с 1990 по 2010 г. уменьшились почти в 2 раза, что вызвано снижением финансирования лесного хозяйства, старением машинотракторного парка, сокращением номенклатуры машин и оборудования, применяемых в технологиях выращивания посадочного материала в лесных питомниках.

Для улучшения ситуации в лесной отрасли и обеспечения неистощительного лесопользования необходимо повышать уровень механизации, производительность и качество работ по искусственному лесовосстановлению, что может быть достигнуто созданием современного многооперационного оборудования, использующего современные способы реализации технологических процессов. Применение такого оборудования позволит сократить номенклатуру технических средств для механизации работ в лесном хозяйстве и затраты на его приобретение и эксплуатацию[3].

Самой трудоемкой операцией при выращивании посадочного материала является операция по обработки сеянцев, заключающаяся в нанесении жидких химических препаратов на поверхность растения в виде дисперсного потока или методом контактного нанесения, рабочим органом (контактором)[1]. При этом полное смачивание всей поверхности сеянца методом разбрызгивания достигается при увеличении числа проходов техники, что приводит к дополнительным затратам труда и увеличению расхода жидких препаратов[2]. Полное смачивание всей поверхности сеянца, реализующееся методом контактного нанесения, возможно при всестороннем (объемном) взаимодействии контактора со всей поверхностью сеянца. Такой метод является экологически безопасным, энерго- и ресурсосберегающим, в отличие от первого. лесовосстановление контактор дисперсный

Проектирование устройств для нанесения жидких препаратов на сеянцы хвойных пород контактным способом с исполнением контактора в виде фитиля сводится к определению расхода жидкости истекающей из определенного числа отверстий снабженных фитилями под действием силы тяжести заполняющей рабочий орган устройства до определенного уровня.

Производительность устройства для объемной обработки сеянцев жидкими препаратами будет равна

где Q - секундный расход устройства, м³/с

T - время обработки гряды, с.

Секундный расход одного отверстия равен

где - площадь сечения отверстия, м²;

- высота заполнения рабочего органа жидкостью, м,

- коэффициент, зависящий от толщины стенки и диаметра отверстия (при , при ).

При условии, что отверстия выполнены цилиндрической формы тогда, секундный расход устройства для объемной обработки сеянцев жидкими препаратами будет равен

где d - диаметр отверстий, м².

Полученная формула (3) выражает зависимость расхода жидкого препарата устройства от высоты заполнения рабочего органа жидкостью, от количества и числа отверстий. Так же учитывая вязкость жидкости и тот факт, что фитиль будет создавать сопротивление свободному истечению жидкости из отверстия, получим:

где - коэффициент сопротивления свободному истечению жидкости через фитиль.

Учитывая вышеизложенное и проведя литературно-патентный поиск существующего оборудования для нанесения жидких препаратов на растения, было разработано и запатентовано устройство для объемной обработки сеянцев с использованием переохлажденного пара (Патент РФ № 2386240).

На рисунке 1 представлена схема устройства для объемной обработки сеянцев.

Рис. 1. Схема устройства для объемной обработки сеянцев хвойных пород жидкими препаратами с использованием переохлажденного пара

Устройство для обработки сеянцев с использованием переохлажденного пара работает следующим образом.

При движении машины со смонтированным на ней устройством электрический ток от источника 12 поступает на реле 11 осуществляющее поочередное последовательное включение расположенных напротив друг друга пар электромагнитов 5 и 7 соединенных между собой электропроводами 6. Поочередное включение электромагнитов 5 и 7 приводит к их срабатыванию и отклонению диска 1 в сторону включенной пары электромагнитов 5 и 7, тем самым заставляя диск 1 совершать круговые колебательные движения внутри корпуса 3 устройства по или против часовой стрелки, в зависимости от последовательности включения пар электромагнитов 5 и 7 реле 11. Круговые колебания диска 1, амплитуда которых регулируется по средствам пружин 4, передаются фитилям 13, которые обрабатывают сеянцы. Рабочая жидкость из основной емкости через трубопровод 15 подается в полость диска 1, а уровень заполнения полости диска 1 регулируется при помощи заливного клапана 14.

При поступательном движении машины вдоль гряды с сеянцами парогенерирующая установка 17, смонтированная в передней части устройства по ходу трактора на пластине 16, подает сгенерированный и охлажденный до температуры 70є С водяной пар на сеянцы, которые в последствии обрабатываются фитилями 13. В результате взаимодействия переохлажденного пара с поверхностью растения увеличивается ее гидрофильность, то есть капля рабочей жидкости, нанесенная фитилями 13, растекается по поверхности сеянца с меньшим краевым углом смачивания, чем по сухой поверхности. Это увеличивает площадь обработанной поверхности сеянца без увеличения расхода рабочей жидкости. А круговое колебательное движение диска 1 с установленными на нем фитилями 13 приводит к всестороннему взаимодействию последних с сеянцами, что улучшает качество их обработки.

Использование изобретения позволит повысить качество и равномерность обработки сеянцев, а также увеличить площадь обработанной поверхности сеянца без увеличения расхода рабочей жидкости.

С целью проверки достоверности теоретических исследований режима работы были проведены экспериментальные исследования на физической модели устройства для обработки сеянцев хвойных пород жидкими препаратами, представленной на рисунке 2.

Рис. 2. Физическая модель устройства для обработки сеянцев хвойных пород жидкими препаратами (слева - вид сбоку, справа - вид сверху)

Для определения секундного расхода жидкости устройством для объемной обработки сеянцев на физической модели, рабочий орган 1 заполнялся водой через заливную горловину 2. Вода через отверстия 3 и фитили 4 проистекала в воронку 8, где собиралась и поступала в мерную колбу 9. В процессе лабораторных исследований варьировались количество и диаметр отверстий, а также уровень заполнения рабочего органа, фиксировалось время истечения и объем жидкости.

После обработки полученных данных были построены зависимости расхода жидкого препарата устройства при теоретических и экспериментальных исследованиях представленных на рисунке 3.

Рис. 3. Зависимость производительности устройства от числа и диаметра отверстий при теоретических (W_теор.) и экспериментальных (W_эксп) исследованиях

Анализ графических зависимостей (рис. 3) показал, что расхождение теоретических данных с экспериментальными составил не более 10%. Из чего следует, что математическая модель адекватна, а результаты моделирования являются достоверными.

Литература

1. Еремин Н. В. Механизация производственных процессов в лесном хозяйстве. - Йошкар-Ола: МарПИ, 1990. - 80 с.

2. Марченко Н. М. Механизация внесения органических удобрений: Технологические основы проектирования процессов и рабочих органов. - М.: Агропромиздат, 1990. - 206 с.

3. Набатов Н. М. Технология лесовосстановления: уч. пособие. - М.: МГУЛ, 2002. - 95 с.

Размещено на Allbest.ru