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 0,8710^-3 1,5 Пac 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 1,210³. Отношение величины S ширины щелевого зазора к расстоянию l между стенкой 11 жидкостной камеры и торцовой стенкой воздухозаборника выбрано в пределах 1,310^-2 S/l 1,410³. 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 между перпендикулярами к выходным плоскостям отверстий и касательным к образующей стенки воздухозаборника, выбранным в пределах 10 170 Отношение площади S₃ входного отверстия камеры основного дробления к площади S₄ ее выходного отверстия выбрано в пределах 2,110^-2 S₃/S₄ 3,210². Отношение объема V₇ камеры 13 основного дробления к объему V₈ камеры 12 предварительного дробления выбрано в пределах 5,210^-2 V₇/V₈ 4,610². 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 острой кромки выбран в пределах 10 170 Отношение площади S₅ отогнутой боковой стенки 17 к площади S₄ выходного отверстия камеры основного дробления выбрано в пределах 0,4810^-2 S₅/S₄ 6,110². 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 0,8710^-3 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)/С₂1,9 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 1,510³, 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 /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 между перпендикулярами к выходным плоскостям отверстий и касательными к образующей стенки воздухозаборника, выбранным в пределах 10^о 170^о, отношение площади S₃ входного отверстия камеры основного дробления к площади S₄ ее выходного отверстия выбрано в пределах 2,110^-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 4,610², 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 острой кромки выбран в пределах 10^о 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)/S₇2.

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 1,210³. 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 1,410³. 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 между перпендикулярами к выходным плоскостям отверстий и касательными к образующей стенки 9 воздухозаборника 5. Угол выбирается в пределах 10^о 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 острой кромки выбран в пределах 10^о 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^-2S₅/S₄ 6,110². 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)/S₇10.

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 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 0,8710^-3 1,5 Пас 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 ширины щелевого забора и расстояния l между стенкой жидкостной камеры и торцевой стенкой воздухозаборника выбрано в пределах 1,310^-2 /l 1,410³, 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 между перпендикулярами к выходным плоскостям отверстий и касательными к образующей стенки воздухозаборника, выбранным в пределах 10 170, 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 острой кромки выбран в пределах 10 170, 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