автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Проблемы диспергирования жидкости в электрическом поле и создание управляемого электроаэрозольного потока для химобработки растений (хлопчатника)

мпшсгегстоо шпорами и водного 'хозяйства пгп.уелики узбекистан

ташнгскид ордп!л трудового красного 'знамени институг и1ше№£оп ирятадои и механизации сельского хозяйства

р1Б од

Нк припах рукописи

МУСЛБИШВ Ппсмлхян

проблем дастЕРШРоплида шдксш в ¡одгпю&спа«

ПОЛЕ И СОЗДАНИЕ.УПРЛВД.чет0Г0 ЭДИПТОАЭРЭДСЯКЮГО ПОТОКА для ХИНОПГЛБОТИИ РАСТЕНИЙ ( ХЯОиЧЛТНЙКА )

Г;12ииппьпо«»ть 05.20.02 - э^егстрншимция сельскохозяйственного проряполгл'ря I 05.0Р.05 - Г'Эорт.ччпс^йг ьлрктрги'-^'пг.га

а в г о г в ф е р л т лпггер»пиии нп ссилчяниа у«»!»"}.!! степени

10кттч тпхн1!чсских ичуч

Та-комт - [994

Р&бота выполнена в Ташкентской ордена Трудового Красного ' Знамени институте инженеров ирригации и механизации сельского хозяйства (ТЙШСХ).

Научные консультант:

доктор технических наук, профессор РАДШЮВ А.Р., доктор технических наук, профессор ÍÍAРИМОБ A.C.

Официальные оппоненты ;

доктор технических наук, профессор УСМАНХСДЕАЁВ Ii.IL, доктор технических наук, профессор 1САДЦР0В Т-М., доктор физико-математических нйук, профессор ХА1ОД0В А.

Ведущая организация - ГСКБ по машинам для хлопководства.

Зашита состоится " ^ 1994 r. в ЧПс/^на за-

седании специализированного совета К 120.06,22 Ташкентского ордена Трудового Красного Знамени институте инженеров ирригации и механизации сельского хозяйства по адресу:

700000, ГСП, Ташкент,-ул.Кары-Нияаова, 39, ВДШМСХ

Отзывы и замечания на автореферат просьба направлять и двух акземплярах, заверенных гербовой печать», но вишаукаэаи-ному адресу.

С диссертацией мо»но ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан " ^ " 19У4 г.

Ученый секретарь специализированного совета

К 120.06.22, кчр.н.

МУРАТОВ Х.М,

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность тег.«". Несмотря на всеобщее стремление сокра-гь объемы применения химического метода эаэдты растений в Рес-блике Узбекистан, все же непрерывно растут объемы их использо-ат как по обрабатываемой площади, так и по массе вносимых хи-катов. Кроме химзащиты, другое применение химического метода -эдуборочная химическая обработка: дефолиация хлопчатника. Хотя разрабатываются нехимические метода (например, биологический) зьбы с вредителями и дефолиации хлопчатника (применений тепла, юда и электричества), тем не менее, химические метода обработ-продэлжают играть в сельскохозяйственном производстве ведущую иг>. Б связи с введением новых агротехнических приемов в расто-зводстве, заключающихся во внесении биостимуляторов роста растай, химическая обработка приобретает второе дыхание.

В Республике Узбекистан выполнен ряд комплексных работ по эершенствованию конструкции мадии химзащиты. Разработанный ГСКБ машинам для хлопководства агрегат ОЕХ-28 используотся при хим-эаботке всеми хозяйствами Республики, Машины 0Ш-600, ОШХ-12 про-хят госиспыташш.

По данным НШГЙНТОКС и института санитарии* уровень пепроиз-уггельннх расходов ( потерь ) химикатов при борьбе только с вре-:еляш! составляет более 50 %, при атом 25*30 % химиката оседала зэшго, ухудшал плодородие почвы, а 25 * 30 % уносится вода, загрязняя обрабатываемую местность и ухудшая экологическую яановку в периода химобработки.

•Основным недостаткам вышеупомянутых опрыскивающих машин хлм-ютты растений является полидисперсность распила, свойственного глылителям центробежного типа, установленным на них. Разброс )актористшс частиц дисперсной фазы для центробежных расншште-I простирается по всему диапазону интегрально» кривой распыла, тнпченив разброса выполняется путем эмпирического подбора па-гатров диспергирующих устройств.

Анализ литературы показывает, что из известных способов дис->гирования ядцкости (аэродинамических, центробеаннх а электро-шгсеских), а также эффектов розонанса, кавитация, смачивания п>., наилучшую степень монодисчерсностя даот койиллярннЯ рас; - гидродинамическая неустойчивость свободной струи яддкоотн.

Несмотря на значительные успехи в иоолодовеияя явлошш мо-циспепсного расшща сплошной среда капиллярным механизмам и

разработки на этом принципе большого числа технологических установок, все вида имеются существенные проблемы. Слокность проблем обусловлена, во-первых, тем, что это направление требует "увязки" соответствующих научных и технологических аспектов. Во-вторых, решаемые в научном плане проблемы комплексны и лежат на стыке шогах научных дисциплин; гидродинамики, электрофизики, теоретической электротехники, шщенорндй механики и др. Поэтому теоретические исследования в облаоти гидродинамической неустойчивости струи жидкости весила сложны и требуют не только разработки новых аналитических и численных методов, но и использования мощных ЭВМ. Кроме того, исследования рассматриваемых явлении свяэани о общими вопросами возникновения стохастичности в динамических системах, проблемами описания развитой турбулентности, теплофизикой многофазных систем и др. Наконец, требуются все более углубленные технологические проработки, так как в последние года возникли задачи создания надежных, эффективных и вместе о тем высокопроизводительных генераторов мо-цодаспергированного вещества, которые должны позволить осуществить управление потоками макрочастиц, выборку определенного их числа из общего потока, равномерное осаждение макрочастиц на обрабатываемые объекту,

Кардинальному решению большинства упомянутых задач способствует униполярная электризация диспергированного вещоотва, Так,например, в химзидите и дефолиации хлопчатника электризация аэрозоля увеличивает эффективность обработки в несколько раз. Однако наличие дополнительных силовых воздействий со стороны электрического поля существенно менядт физику диспергирования. Особенно его от-нооится к нелинейной стадии развития поверхностных возмущений и к решшу образования немонодиспероцого и монодисперсного распада капиллярной струи. Но вмеоте о тем, метризация распадающейся отруи нестационарным электрическим полем является уникальным инструментом дм данодиспергирования жидкости о одновременной униполярной алектриаацией дисперсной фазы.

Однако не только само решение задачи диспергирования жидкости в электрическом поле, но даже ее корректная постановка на сегодняшний день находотоя только на начальном атале, Это обусловлено математической сложностью и физической многоплановостью проблемы. Успешное решение задача диспергирования жидкооти ь электрическом ноле и создание управляемого елактроаэрозоля а разработка на их базе опрыокиващих машин о елзктроаэрозолышм потоком отве-

чало бы современным требованиям сельскохозяйственного производства Республики Узбекистан* Это лешгг тайке в русле решения й экологических проблем - снижение расходов дорогостоящих химикатов к улучшение экологической обстановки в периода химобработкй растений.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с государственной программой Респуолики Узбекистан, тематическим планом Ташкентского ордена Трудового Красного Знамени института инженеров ирригации и механизации сельского хозяйства на 1986-90гг. (комплексная тема № 6 "Разработка электрифицированных энергосберегающих технологий и технологических средств линии производства сухофруктов, кш?/иша"), согласованным с ЛСХН Республика Узбекистан.

Цель работы : формирование н обоснование научных основ теории процесса диспергирования жидкости, основанного на гидродинамической неустойчивости свободной струи, несущей поверхностные электрические заряды в стационарном и нестационарном электрических полях; разработка электростатических распылителей, механизм диспергирования которых основан на распаде заряженных капиллярных струй жидкости, обеспечивающих раним, близки!! к монодисперсному; изготовление опытного варианта опрыскивающей машя-та штангового типа, хлопковой модификации.

Научная новизна: 01юрмулирбванц и обоснованы научные основ» теории и процесса диспергирования яидкости, основанного на капиллярном распаде - гидродинамической неустойчивости свободной струи жидкости в электрических полях. Дано обоснование применимости метода Бубнова-Галеркина к изучению процесса распада капиллярной струи, несущей электрические заряди.

Ироводон физический анализ особенностей номонодисперсного распада капиллярной струи, находящего г в постоянном электрическом лоло в зависимости от амплитуды и формы начальных возмущений как в коротковолновой, так и длинноволновой чаоти спектра.

Впервые сфорг.гулипована задача электродинамическом неустойчивости - вынужденного распада капиллярной струи на монодиснео-синв капли, находящиеся в нестационарном электрическом поле.

Разработан» сМ.октнпнио числоиН];о методы регеНия пестодпо-нарньэс уравнений злектрогидродинимики, -

Выявлены особенности внешнего силового воэдейотвпл - перо-'лзнного элсктгпгчоского поля н,ч воядажно.сть унп.'шления пусиадсч тгпуя, г. «г доиигудн и форкч начальных иоэмугсаиий.

Впервые сформулирована элект рогицродинамичсская задача рао-цада закрученной капиллярной струи, находящейся как в стационарном, так и нестационарном электрических нолях.

На основе численного анализа выявлены физические особенности немонодисперсного распада закрученной электризованной струи в нелинейной стадии развития поверхности возмущений, имеющих сину социальные и никообраэние форш. Определены условия вынужденного монодиоперсного распада капиллярной струи нидкости при одновременном воздействии закрутки и передюнного электрического пода пр: различных амплитудах и форма:: начальных возмущений.

Разработаны электростатические раслылитоли жадности, механизм образования капель которых основан на капиллярном распаде электризованной струи.

Разработана штанговая опрыскиващая машина с электрической зарядкой аэрозольного потока с шириной захвати 12 м. Лаборатор-нр-полевие испытания машины для хлопчатника показали, что электризация аэрозольного потока повышает эффективность химобработки, обеспечивает равномерную обработку обеих сторон лиственной поверх ноет и растений. Испытания проведены в сравнении с разрабатываемы-щ и существующими машинами хишащиты.

Научно-практическая ценность работы заключается в том, что разработанные теоретические положения, посвященные физическим пр( цессам распада электризованию: капиллярных струй жидкости, определяют общее направление практической деятельности по совершенствованию конструктивных параметров и технологических режимов раса лнтеяей, которые могут бить использованы цри распиливании химикатов, при организации процессов гранулирования, распыле топлива," $ химической промышленности, медицинской промышленности, животноводстве и ряде других отраслей народного хозяйства.

Предложенные численные методы решения электрогидродинамики, основанные на методе Бубнова-Гелеркина, применимы для' анализа физических процессов при диспергировании не только проводящих, но 1 непроводящих аидкоатей (красок, масел и др. ).

Разработанная опрыскивающая Машина о электрозаряжешшм потоком хлопковой модификации успешно может бить применена для химической ооработки многих сельхозкультур - томатов, картофеля, садов и виноградников,

На защиту выносятся следующие результаты исследования:

- Численные алгоритмы для решения нестационарных уравнений

электрогидродинашки - гидродийашческой неустойчивости электризованной капиллярной струи, основанной на представлении решения в виде суперпозиции гармоник ( метод Бубновз-Гачоркича) о последушкм численным интегрированием системы обыкновенных диф-ферошиалышх урйрно.чкй для амплитуды учитываемых гармоник.

- Методические расчеты, определяющие количество членов ряда возмущений и ч^сло базясит функций, приводящих к сходимости реаонкй прл различных значениях волнового числа, амплитуда возмущений и величины заряда струй.

- Физические процосси немонодисперсного распада электризо-пшшо!1 капиллярной струи жидкости, заключающиеся в том, что;

а) увеличение начально;! амплитуда "синусовда7ьного" возмущения поверхности капиллярной струи в широком диапазоне на-¡т.г-нрлпгости электрического поля приводит к уменьшению относительных) вклада мелких капел;>-спутников. Увеличение напряжен-¡(ости усиливает этот эффект и "сдвигает" рассматриваемые лро-Чоогн 1.1 коротковолновую область волновых чисел;

о) впсдодиа "пилообразных" возмужаний ла поверхности струй способствует неспмштоичному разрыву перешейка я "втягиванию" шлих киель-сиутникои в большую основную каплю. Увеличение по-пархносгн'-го заряда ускоряет эти процессы н делает более мол-комро^т.- бными;

в) введении длинноволновых возмущений присолит к уменьшению относг-олыюго вклада капсль-сателлитов. Увеличена« интси-сизнсст;: "уоиоьых" возмущений в длинноволновой части сиоктри способсгь/зт ;кчор>«ац!'.: споктра от яорвояачяльио "даугорОового" к "одногорбом,ту" с '5;;:;елг!чием основного тока. Усллонио поверхностного заряда ус/сор/, ¡т оси нроцоссн, особенно в коротковолновой области.

- Физйчосккэ процессы шнодиснерского распада капиллярной струи ладкостя, находящейся а нестационарных эляктршшских чо-лях. Охл яроцсоси вырашш в ток, что:

а) !гл::о:!&1;ио частоты при нокотовых фикскронанши значениях постслшгоЛ составляющей к аигуштуды нероаднчого елактрдчоского поля влияет на время раенрдэ и иояедпааяпсиостъ ряопичя» При совпадении частоты волн на поверхности струя, о два рапа глен.ъ-той частот винуздошюго перегонного элбитричоскрго пол1 в потоке распяла, отсутствуют кппли-епутиикя: распад ссотиогствупт монодисперсному ргжп.у;

б) воздействие электрического поля импульсной формы различ-, НОЙ длительности и амплитуды влияет на монодисперсности распада дтруи, При соответствующем подборе дяшельности импульсов уменьшается дайна перешейка мезду волнами, развитие возмущений происходит цри золновых числах, близких к к^и'гичесшл, уменьшается возможность возникновения канель-еаутн;""рамгл струй будет монодисперсным.

- Физические процессы немонодисперсного и монодисперсного распадов электризованной струи жидкости в зависимости от волнового числа, форш возмущения, заряда и величины закрутки. Новые типы распылителей о электрической зарядкой аэрозольного потока, механизм диспергирования которых основан на гидродинамической неустойчивости электризованных струй жидкости.

- Результаты экспериментальных исследований по определению интегральных и локальных параметров электроаэрозолыюго потока, разработанного распылителя, проведенных в лабораторно-долешх условиях.

- Результаты сравнительных испытаний штангового*опрыскивателя о электростатическими распылителями при дефолиации хлопчатника.

Апробация паботЯ. Основные положения и результаты работы докладывались на У1 Всесоюзном съезде по теоретической и прикладной механике ( Ташкент, 1906), на сегтниуе развития машин для опыления и опрыскивания хлопчатника (б.ннх УзОСР, 198?), на У1 Университете*.ой щколе-семинарв. Нелинейные задачи теории гидродинамической устойчивости (Калюбакино, 19Б8), на Республиканской научно-технической конференции "Механика жидкости и многофазных сред" (Ташкент, 1988), на Всесоюзной конференции "Физика и техника ююгодиснерсных систем" (Москва, 1983 ), на Республиканской конференции "Механика оплошных сред", посвященная памяти академика л.А.Рахиатуллша (Ташкент, 1989 ), на Республиканской научно -практической конференции "Электротехнология в сельскохозяйственном производстве" (Ташкент, 1990 ) и на ежегодных научно-производственных конференциях ТЩШ2.

ЛуШшщщ. Содержание диссертации отражено в 41 публикации

Роъоы и структура тзабоуы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, содержит стр. машинописного текста, включающего

рисунков, фотографий, таблиц а описка иснольаовашюй

лкюрмуры. из наименований. Общий объем диссертации сос-

'i'iio.HHsr страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность рассматриваемых в диссертации вопросов, сформулированы цели исследования, приведены сведешь; о научной новизне и практической ценности диосортациоя-най работы.

В покрой главе описью ( в ваде 1фаткого обзора) состояние проблемы гидродинслической неустойчивости и распада капиллярной струи жидкости. Основное внимание уделено анализу теоратичэских и экспериментальных работ.

Так, били разработаны аналитические метода, учитывающие гршшцы амплитуд и эволюции профиля волн на поверхности струй, благодаря которым стало возможным объяснить: неравномерности распада (некоторый разброс размеров основных капель и образования каполтг-спутшшов); нешгусоэдалыюе развитие профиля возмущений поверхпосгиг зависимость размеров капель, основных и сопутствуя— u,:rx» от ш.шштуда монохроматического внешнего возмущения а т.д. Однако до 7г?1стоящего ваемэни устойчивость наллоктризоватодс капшь ляуни;; струй изучена относительно слабо. Исследовмш в основном линейнкл л слпболинелпал стадии неустойчивости. Необходимость изучение рж,чада запяясшшх калгоиярш« струй яидкостл o6yc.ion.ic~ на рядом достоинств, ноггоимер, его равномерным распределением при химкческо;! обработке растений, болса интенсивным проникновением в нодветроннуи зону. Использование электроаэрозоля позволяет а ксско .'ib»co раз уменьшить г.олтсстпо ядохимикатов и обпенечить отпоете.1^ ую экономическую чистоту обрабатываемой маетности.

паучноя проблей;, яояникиая в связи с необходимостью увеля-чеши эффективности / лдаоработкя и дефоляции хлопчатника, одю-щой экологические к ¿хонж^чоекке аспекты, формируется олодую-сц"! образом: набор математической модели гч i.r^a о д rat a'i П с с ко ii 'неустойчивости - распада капиллярной электризованной струя аадкости; пронолоние численного анализа распада свободной струи яэдкости а стационарных и нестационарны/ электрических яо.чях, оксиершел-талышх л теоретических ясследовшзмх г.ффокта охлоздоапл электризованного аэрозольного потока на поверхности растений; аопяант закономерности распада электризованной спойодной струи 5 зависимости от ослачтш напряженности электрического моля при различных велгппнех начального возмумония как н коротковолновой, гак п длинноволновой части спектра, лозмозгасти технологического применения электроароаолысего опрызкяоптм д<ы хйкзшмгги расгепяЯь

разработка электростатических распылителей жидкости, в которых диоперщтования основаны на аффекте гидродншьшческои неустойчивости} экспериментальный штанговый опрыскиивтоль о электроаэрозоль-шш потоком; доказательство в лаоорато г но -полевых испытаниях эф/ фекхишости злектроаэрозоля - электроагроаолъной технологии в химической обработке растений.

Во ртотюй главо раоош'хрпьаатоя штииш'ическоь моделирова-нив картшш распада капиллярной струи.

В разделе 2.1 приводится вывод уравнений краевой задачи, описывающей неустойчивость и распад электризованной'капиллярной невязкой струи жидкости, течение которой предполагается потенциальным. Основное течение, устойчивость которого исследуется, представляет собой столб жидкости радиуса г = а , ось которого совпадает а осью цилиндрической системы координат, на которой наложены ооеоимметричиые возмущения неизвестной авдлитуды у ( г, ¿ )

(рЕ-С. I).

гл ил) - i + ? Сг,±)

о г

Рис. I

Поскольку вне струи кет распределенных и точечных электрических зарядов и рассматриваемая струя жидкости считается идеалышм проводником, задача сводится к решении уравнения Лапласа для потенциала скорости

Л<Р = 0 при г, - II)

а шкше дан электрического потенциала:

9 ■ v,

t

л я о При г й- ( 2 )

На возмущенней границе струй S ■=> кинематические и ди~ амические условия имеют соответственно вид:

ЭГ „ <?<* . дГ дФ . у

âi ~ <?г ТГ^ à г г z* 1 3 '

( 4 )

п;е х - кривизна поверхности струя;

х"~ кривизна поверхности невозмущениой струи; .

Г - коэффициент поверхностного натяжения;

- электрический потенциал новозмущешюй отруи;

■f ~ электрический потенциал возмущенной струи.

Ток как рассматриваемая струя яидкостп считается одеалышм роводииком, то экагатотонциальность ее поверхности пписываотся словно;.!

=» О при 2 - Z* } 5 3

¡¡¿■.чальпип значения потенциала скорости Ф и возмущения у? ри é = 0 равны '

(Pj. , fjéro = f. (é) < 6 )

Уеловгл ограниченности оитенцпала скорости Ф и электри-оского потенциала ^ записываются з ввдо

1Ф1 <• ? = о ^

¡!р! < ^ при 2 <о

В бозразморкнх поремо.чннх ( в качестве характерных иасшта-оп внбршш линейный размер a , скорость /» = ( Т/Ра)■ » ярош %/V» » электрический потенциал ) соотношения (1)-(3),

!})-(7) остаются прежними, азмсняогея лглзь динамическое условие 4 ), которое принимает вид (обрзначения сохраняются) :

д^р / г. ¿<р\г \ , э<р\*. л л

— = ту) -ij

* * ¡y + (/ j ю ' {^711 * í™) ~

Величина В (i) характеризует отношение электрических си к силе поверхностного натяжения. Она определяется через эаред Q (i) , приходящийся на единвду длины невозмущенной струи в да вый момент времени. Величина 6 (i) является внешним управляю ищи параметром. Так как на поверхности проводника выполняется соотношение

~rh.—(в)

, О9 jL. -то 8s - Щ " ^

Сформулирована краевая задача (I)-(3), (5)-(8), решение ко торой позволяет определить форму струи при любом ¿ > 0 вплоть до времени ее распада.

Разработан численный алгоритм анаднза краевой задачи, основанной на методе Буйнова-Галеркина. Искомое решение представлено в виде

ф- !1а ы *)lrt\t)Cosncí г +<pnu'(¿) -5W ш] (Ю )

/ ■

A A fao (п* z)[%асо$ыж ♦ %w(t) Зь,»с(г]+ to} ( 11 ) f- Cosndz * Sin nuz] ( 12 )

Здесь и a; (e¿) - модифицированные функции Бесселя I

и П рода, eí ~ волновое число.

С целью получения искомых уравнений для неизвестных амплитуд <Р„("'<г) и </>/" , у„ выражения (I0MI2) постав ляются в кинематическое и динамическое уоловия (3) и (8), а такав в ( 5 ), домножаюгся на Оазисные функции Ccsnu г и Sinocz ( а = 0,1 ... // ) и интегрируются от г = 0 до ,

О немощью условия (5) рассчитывается электростатическое

И'

давление, входящее в динамическое условие (8). Для определения величины А. применяется соотношение тм

Используется числонный гармонический анализ, при этом Фу-рье-разложсния (10)-(12) подставляются в уравнения (3),(5Ь(8) а в точках « I ) ( ),/» 0, ... - I, вычисля-

ются все входящие в них слагаемые. Для $ормировшшя искомой сио-темы уравнений относительно агшлитуд фпы), выполняет-

ся обратный пзреход путем дискретного фурьо-прообраэования,т.в# находятся коэффициенты разложения правше и левых частей { 3 ) я (8) лри гармониках Са$пс1~ и Зспп^ж ( а =. о,1 ... /V ) в точка* Z ~ %j

приводятся результаты исследования линейной устойчиностя» необходимые для дальнейшего нолшойного анализа.

Тгк'тья глава поспяшоиа номонодисперсному распаду заряЕкнитых капда.Члрных струй при постоянстве поверхностного заряда.

Одной пз основных задач, выяолнетшх в этой главе работы, являются пропадание еттодичвеких расчетов и исследование сходимости тюлений при увеличения базисных функций М для раз-лпчных гшачошШ волнового числа << и величины заряда гри различиях начглыпк дашшх. Рассматривается два типа начальных дашш": первый отвечает тасто синусоидальному цозмуяшгас» иояерх-иостн с а'гигатудой ¿~с и волновым чпелем пи , воторой -соотвуп'вуот кусочно-лянойной аппроксимации профиля поверхности струи.

При Ч - О ткжаз'шо. что с увеличением /У от 3 до 6 корма больной кпп,та пзкшгяеч-ся Несу^стяснно« Дпя правильного описания структуры сат(<ллита требуется дабор к? ¡.генеэ б функций,

Расчеты показали, что при упелпчшпт числа узлов интегрирования от 26 до 50 сашктуда рагшгпшх гармоник изменяется но более, чем па 0,5 % на всех стадиях раснаца.

В случао, когда о ~ 0, било установлено, что с ростом полотен» заряда необходимо уволлчкть чясли узлов интегрирования.

Так, при <? - 1,4 необходимое здело умов ипто.срирояанш должно бить около 40. Следует отмотить, что При учэто длиннопол-

новых составляющих возмущений число нужно увеличить в

8-4 раза, так как характерные градиенты $ункцил увеличиваются на столько ко.

.Таким образом, методические расчеты позволили установить, что в широком диапазоне волношх чисол и и заряда £ дня правильного качественного количественного описания достаточно ограничиться значениями д/ - 4-6 а - 26-4и.

Рассмотрено также влияние начальной формы возмущения на характер распада капиллярной струи жидкости при ^ = 0. В случае синусоидального возмущения выяснено, что о уменьшением амплитуда ¿У размеры сателлита увеличиваются. При одинаковых уменьшение волнового числа оС приводит к росту размеров сателлита. Полученная зависимость размеров сателлита от объясняется тем, что при большой амплитуде начального возмущения сателлит не успевает полностью сформироваться, так как время распада струй уменьшается ( табл. I ). Этим же объясняется и то, что его размер и форма практически не зависят от сС < кроме и » 0,95).

Таолица I

Время распада струи при £ = 0 и синусоидальной зависимости начальных данных

0,6 1 0,7 1 0,8 » 0,95

0,05 10,7 10,5 9,25 14,2

0,1 8,6 7,95 7,В 10,65

0,2 5,5 5,5 5,5 6,9

Проведенная серия параметрических расчетов при кусочно-линейной форме возмущенна поверхности показывает, что отличие начальных данных от синусоиального возмущения может привести к существенному ивменению условий распада.

ч Таблица 2

Время раоцада при ^ / 0 и кусочно-линейной зависимости начальных данных 0,2 ; Л - 5

0,6 1 0,7 1 0,8 1 0,95

0,7 7,85 7,25 6,36 6,5

1,0 6,4 6,3 5,7 5,7

1,4 5,4 5,4 6,05 4,95

Как видно из раочотоэ, приводсшшх п табл.2, гдо представлено врогдя распада струи при различных значениях величины возмущения £ , волнобох'о числа ы. я крутизна возмущений, время распада £ = 0,1 при 0,6 ^ oi jg 0,8 становится близким времени расиапа для « 0,2 л е< 0,95. Набладается тенденцшт к тому, что о увеличением 2 увеличивается время распада струн, связанное с различными знаками кривизны поверхности струи вблизи "горбов" и "е::ед;ш". При этом, с ростом Л из-за увеличения кривизны увеличивается как "стягивающая" сила, так и "выталкивающая", которая действует в области, примшеающей к первоначальной "впадине". Причем, чем больше et , том Сольна обо силы. Поэтому ионе? спасаться, паярцмзр, что за счет действия " выталкивающей" силы перомычка фсрл^груется в другом место по срав-неним со случаем « 0,2. Кахбочео аильно влияние "выталкивающей" силы оказывается прас< = 0,95, когда врет распада наиболее велико с одной стороны, а выгалкнааяцан сила - с другой. Как следствие этого, перекачка образуется вдали от начальной ступеньки.

Рассмотрено влияние начальной формы возмущения заряженной капиллярной струи при о О, которое показало, что основное вшютнио следуоу уделать случем больших начальных амплитуд ваз-мучений, а именно: 6 = 0,2. В случае сикусовд&лышх форм начального возмущения время распада струя приведено в табл. 3.

Таблица 3

Врем х^спада струи при а £ 0 и кусочно-линейной зависимости начальных даншх

S [XI о,€ \ 0,7, ! 0,8 i 0,95

2 И, 4 10,7 10,7 15,36 .

0,05 5 11,7 10,95 10,9 15,75

10 11,65 11,15 11,05 16,1

2 9,05 8,55 8,5 • 11, 8

ОД 5 9,20 ! • а,7 8,7 12.15

10 9,3 8,0 Я,8 1 12,55

2 6,7 6,15 О'.Й

0,2 5 7.0 С,2 6,3 ■ 0,6

• * Ю -7,Z5 6,4 6,4. S.I

\Л

По сравненью со случаем £ = 0 при алектризации струи сателлиты дая данного диапазона волнових чисел становятся крупнее, причем их размеры увалотавгшгся с ростом относительного вклада электрического поля. На рис.2 представлена зависимость 2 (г) при & = 0,2, - 0;35, крипая I соответствует £ = 0,7, кривая. 2 - о = I, крив^: 3 - £ - Г -1.

При кусочно-линейной зависимости начального возмущения при ^ £ 0, по сравнению со случаем £ = О, сктуац:и усложняется тем, что фактором,определяк.щкм распад струп, являотся электростатическая сила. Причем, влачит этой силы может определяться как' величиной, так и иириной ступеньки. Брата распада струи яри «Га 0.2; Л - 5 при различных величинах зи&сда. струи и волнового числа приведено в табл. 4.

Таблица 4

Время распада струи ^ 0 и синусоидальной зависимости начальных данных £ =0,2

0,6

0.7

!

0,8

0,95

0,7 1.0 1,4

6,1

6,25

6,55

'-5,45 5,45 5,6

5,25 5,05 5,0

5,7

5,05

4,4

На рис. з представлена зависимость 2 ('¿) для <Г = 0,2; •г = 0,95 и А - Ъ\ кривая I соответствует заряду 0,7, кривая 2 й » I, кривая 3 ^ в 1,4. И в данном случае наблюдается тенденция к увеличена» размеров сателлита с ростом относительного вклада электростатических сил.

ч

¿г 0,6

й* о

£ /

/1

тг~ ч 1 г 1 / » //

*!д А —1

4*. о/^Тк <¿ 4®

Рассмотрено влияние длишюролнсвых составляющих возмущения на процесс распада струи, в т.ч. случаи, когда рОи £ Основной результат проведенных расчетов состоит в том, что наличие дошноволтювых составяягацк слоктра приводит г: уменьшению раэмороа оьсе~ЛЕта или, более точно, длины перешейка между соседними большими каплями. Причем, у еличение "фона" усиливает указанный эффект, олатодаря нарушения структуры начального рас-продолен*<и возмущенийВследствие этого большие капли оказнпагот-ся "¡(еравкошшгнаглп", и <к развитие, и распад протекают по-разному. Дня большого ''фона" (0,05) формируется лшь одна перемычка» так что вначале струя распадается на части, вюшчахгцио' несколько больших капель, происходит .как бы "двухступенчатый" распад струи независимо от величины заряда о, .

В случае отсутсгоия "фона" раэзизается лшь одра гармоника С ВОЛНОШМ ЧИСЛОМ с(ц - 2 »¿тех • М8р0 УВСЛЯТОИИЯ уровня "фона" развитие этой гармоники судаствеиио замедляется за счет пошита болзо длинноволновых составлявших спектра. Яри начальном уровне "фона", равней 0,05, энергия гармошки с 0,05 на гаквючлтельаои стадия распада оказывается дата менызе первоначального уровня. Следует таете отметить, что с ростом уровня "фона1' р.^витпе наиболее длишговолнопой составлявшей спектра тагоке оакедгяетоя при "фоне", равном 0,05; уровень оо "анергия" практически по изменяется в процессо респада, Кроко того, ст-носитчл^ный вклад основного тона таете уменьшается. Таким образом, но мере увеличения начального уровня "фена" форма спектра трансфи -лируе-хся от ясно яырйяоаяого дцдешоеого распределении в сдияшсовые с кзнсимуком "энергии". .чтшходящейся на основной тон.

ПриЕодгш результаты э.чеперкмзнтрльтве датшх, яодтвепадаю-«ах тосроткчоскиэ йссдодониияя устойчкзэстн элзктркзовогешх кал:и1ляр!щх сгрз?!.

Пскаэоко, что соотпохствзкяо расчс??.м, с узсятгогрдо иа-пря";ск:;я (¡/¡ли заряда па иог;зрхт-:сс?п струО ш&эдадев;» тевдш-цяя к .ускэршшэ расичда, к с&издодз пвпель, згшгешпю коре-сейка мсаду пят, из которого г нреас/сдкт л?.тт1ят обрпзо-зачяо мелких г,апзль-сатажш?оэ. 3»и ^копорк-юкта^г^э раэуль-тптн находятся в хоровом кячсстзеяяс-м мо$£згв;яия с ш»гюгш.чя.

Четвертая глап^ поселзощ изучен») плишия норомяшюго электрического ноля на иоустойтнхзсть п распад аииидлярнйй струн

ЖИДКОСТИ. ' . •

Задача сведена* подобно гл. 2, к решению уравнений Лапласа дня потенциала скорости и электрического потенциала с соответствующими храовшет и началышми у&ксвюшп £яя решения поставленной задачи использован метод Бубнова-Галеркина. Численные резул таты получены при //= 6 дал Ыя-1. При //- 6 бралось равным 24.

Приводятся результаты численных расчетов для случая, когда заряд поверхности струи изменяется по закону

где - постоянная заставлявшая заряда;

- амплитуда переменной составляющей заряда; ш - частота.

Рассмотрено влияние волнового числа, амплитуда возмущения, величин постоянной и переменной составляющих зарада, а также изменения частоты на процесс распада струи.

На рис.4 приведены зависимости 2 Сг) при оа » 1,2; ^ = 0^4; с< = ( ) = 0,92; 0,1 для различных" значений ь> . Кривая I соответствует из0,5, кривая 2 - ~ I, кривая 3 -<•■ ш 2, пунктирная кривая - о>« 0. Врегля распада струи при = 1,2 составляет » 6,4, поэтому при оз = 1 период изменения заряда равен -¿р . При о) = 0,5 размер сателлита уменьшается, а при со - 1,0 форма струи на конечной стадии рампада незначительно. отличается от формы струи в случае, когда заряд на ее поверхности постоянен. При увеличении, т.е. при и) = 3 зависимость Сг) с точностью изобретения совпадает со случаем ^ = Сол$£ - 1,2.. С уменьшением а) время распада уменьшается, например при « = 0,5 и $д= 1,2 = 5,8.

Изменение заряда на распад струи влияет в случае, когда амплитуда переменной составляющей заряда равна постоянной составляющей. При этом через каждый период переменной составляющей заряд на поверхности будет равен нулю. На рис. 5 представлена зависимость (г) При 0,8, оС ~ (%) - 0,8 (кривая I), - 0,2 (кривая 2), 0,1 (кривая 3) и £/ =0 (пунктир.). При этом струя распадается без капель-спутников.

Рассмотрены, результаты численных расчетов, когда безразмерная величина заряда д, - £}Ш/$Та , приходящаяся на единицу дайны струй, меняется в виде импульса:

о»} * О*** **

1 I Ь '

На рис, 6 представлены зависимости \íi)=> 2-^fJ

при а,- 1,5, = 1,0, oL - 1,4, 0,1 для 4 (кривая I), 3 (кривая 2), « 2 (кривая 3). Как видим, с уменьшением i4, капля-сателлит существенно уменьшается, прием при i* =2 сателлит фактически исчезает, вырождаясь в перетянку (кривая 3). При этом время распада струи íp несколько увеличивается, изменяясь от 5,1 дри У* = 4 до 5,7 при = 2.

Существенное уменьшение сателлита, увеличение монодисперсности капель при распаде струи объясняются следующим образом: Начальная стадия развития возмущений протекает при << ~

1,5) = 1,4. При i ■ заряд меняется скачком до ^ = 1,0. Причем, величина о(м ( 1,5) становится близкой к значению o¿ = сСс ( 1,0 ) « 1,18, где oie Cq) - волновое число, разделяющее области устойчивости ( << < o¿e ) и неустойчивости ( и >ис) струи при заряде ¿s«^ относительно возмущений малой амплитуда. Поэтов а случао £ > é и дальнейшее развитие возмущений происходит при ' оС ~ e¿c (у) , .что соответствует уменьшена эффективного волнового числа, причем, чем меньше , тем меньше становится сателлит.

Результаты расчетов при уменьшении до 0,8 (значения , c¿ и £> неизменны) показаны на рис,7. Здесь кривая I соответствует значении - 4, кривая 2 - = 3, кривая 3-4 = 2.

Как и в предыдущем случав, сателлит уменьшается при умень-. шении . Следовательно, область неустойчивости по волновым числам относительно возмущений конечной амплитуды расширяется

по сравпогн® с возмущениями бесконечно &шой8млдатуда. Как показала расчеты, при 4е» 2( ) (I) = 0,17, при 3

- 0,27, при /.а-- 4 - 0,45. Дальнейшее уменьшение 11 ** ( <

при фиксированном приводит к стабилизации струи, что и

происходит, например, при п- 02, поскольку при увеличении Ас(а о(т -т/« ("^ВОбхОЦИМЫ ВОЗЫУЩОНМЯ С бОЛЬШОЙ ШШПУДОЙ, чтобы они были по-прежнему неустойчивыми при Ос ~ .С уменьшением при фиксгоованном о, снижается величина аоС и, значит, расширяется диапазон значений т, обоспечлваших сохранение установленного эффекта.

Представлены результаты экспериментальных исследований. Огшсшш установки и методика проведения опытов. Поглазело, что о случай, когда приложенное напряжение представляет иояисинусок-ду о частотой <лЗ - 0,5, распад струй соответствует монодиснерс-мэму реш-у,

У П -гто;! глазе рассыагрлваьтся распад вращающейся отряженной кашилярной струи.

Рассматривается враацаяшйсд электризованный столб жадности в «¡ущндрачзсксй скстэкг координат, дзлвуишйся вместо со струей, огеш1Кдл скорости основного ?<?ч<5нля которого ккеот ь:гд

, ( 15 }

гдз Г - заданная циркулянт;

О - поляглнЯ угол сллкщтипсской системы коардш'гги

Окпунная скорость точения, согласно ( 15), равна

И/= 1 Й2. - -С.

2 3& ¿яг

Задача сведена к отнскашш решения уравнения Лапласа и коген^ циала скорости и электрического потенциала (запись в безразмерных переменных):

л <Р = о при о * ? ( ш )

= о при г * , ( I? )

удовлетворяющих кинематическим и динамическим условиям на поверхности струй при ^ = у ( г ^ ) :

РГ ВЧ> ' 8Г д<Р ,

эТ - аТ ■ эг ■ + (К)

д<Р / ГгЗ'Рх» /д<Р\«

<34

г* ( и, >

Условия экснотёнциальности поверхности струи, ограниченности потенциала скорости и электрического потенциала имеют вид - О при ?= , ¡(р/<а-з при ? = 2* , 1у>1соо при г - г1* .

Начальные условия для потенциала скорости 0 и возмущения при г? = 0 заданы в виде

Р/^ъм ' Г/4..'Г.(*>

Сформулированная начальная краевая задача (15-19) отличается от соответствующей задачи главы 2 наличием члена, содержащего величину й/ , характеризующую интенсивность закрутка струи.Для ее решения используется методика, изложенная а главе 2 (раздал 2,2

Рассмотрена линейная теория, на основе которой показано, что наличие заряда и закрутка на поверхности струи приводит к увеличению коэффициента нарастания, распад струи происходит в более коротковолновом диапазоне.

Приведены результаты методических- расчетов 0 и ^ ¡4 О,

основная цель которых - обоснованна числа базисных данных для определения форма основной капли в кашщ-сатаяяита. Расчеты грово-дшшсь для двух твпов начальных данных: I) кйгда возмущение поверхности струи прй^= 0 задавалось косинуоаздальным, т.е. вида:

2D

ffao) =1 + 4 Cos d г

Где - заданная начальная амплитуда возмуцения; 2) когда возмущение представлено Фурье-разложением "пилообразной" зависимости. В последнем случао задавалось два параметра: амплитуда "пилы" £ , а также ее крутизна Л ~ г, /(£- з)

Установлено,что в рассматриваемой области параметров OíW'í 2 и Ос? $ « 1,4 для шгродоления форггы поверхности струи ка - всех стадиях процесса распада о точность», удовлетворяющей изложенным высь требованиям, достаточно // » 6 базисных функций.

Приводятся результаты численного исследования распада заряженных капиллярных струй. Всо они получены при <V- G, //$-24 и ко синусоидальном начальном возмущеш-ш поверхности струи. Рассмотрено влияние волнового чаот, начальной амплитуды воз^ения, величины заряда к окружной скорости на процесс распада струй.

На рис. О представлены зависимости ё (2) для W = 0,SS , 1 « I, ¿Г и ОД при oí- 0,6 (кркаач I), oí ~ 0,Ь (кривая 2),сС -1,1 (кривая 3). В данном случае » 0.S6, с£е- 1,34. Увеличопао приводит к умоньиошцз сателлита вплоть до его шроздения при <¿-t¿a, а такае к закотиому уменьшению диаметра капли. С росток фэрмч большой капли становятся немонотонной по S (кривые Ь, 4 ).

Зависимость ot^ (lY, и от парямеаров IV и

2 определяет, но-существу, форму струи на заключительной стадии распада при фиксированном значении <¡L . В качестве примера рассмотрен случай ^ » I, (Í « 0,6,0,1 при различных закрутках. На рис.9 показаны зависимости 2(2) при w- О (кривая I), = 1,0 (криви! 2), И/ = 1,96 (кривая 3), причем е£т ( 0,64; I) в 1,04, a «¿m (1,96; I ) «1,36. Как-видим, дри увеличении с^л» незначительно увеличиваются амплитуды сателлита и тенденции формирования второй большой капли.

Увеличение закрутки в области длинноволновых возмущении приводит к сильному уменьшению времени распада ( ¿ - 5,06 при h' 0,64, ¿ = 4,04 при ft/ » 1,96 ). В области коротковолновых возмущений влияние закрутки на процесс распада струй заметно усиливается. С ростом IV размеры сателлита увеличиваются, а его структура усложняется: при 0,64 образуется одна перемычка, а при W - 1,0 - две. Одновременно увеличивается амплитуда большой капли, Это объясняется тем, что с увеличением УУ и выбранных и o¿ происходит переход из области оС > oic в область ы< dm т.е. эффективное волновое число уменьшается.

Увеличение амплитуды начального возмущения приводит к уменьшению размера сателлита во всем диапазоне волновых чисел, особенно при оС< оС* . Показано, что величина заряда оказывает заметное влияние в области длинноволновых возмущений при относительно боль. ших закрутках, тогда как в области коротковолнового возмущения и при больших закрутках влияние варяда на процесс распада струй незна читольное.

Таким образом, в результате практического исследования доказана возможность существенного уменьшения размеров всех образующих капель, ускорения процесса распада, значительного улучшения степени монодисперсности капель при одновременном воздействии поверхностного заряда и закрутки.

Рассмотрено влияние "пилообразного возмущения на процесс нешнодисперсного распада па капиллярные струи. Показано, что "пи-лообразность" возмущений влияет главным образом на формирование сателлита, форма же я размеры основной капли изменяются не столь существенно по сравнении о кооинуоовдальнында начальными возмущениями. Особенность заключается в возможности образования на струе лишь одной перетякки, сладотвием чего могут быть слияние сателлита с одной иа двух соседних о ним капель и существенное изменение

дисперсности образующих капель.

Исследовано влияние длинноволновых возмущений на комонодис-персный распад вращаадкхся заряженных капиллярных струй. В расчете W варьировалось от 0,36 до I¿96, а £ - от 0 до 1^2 при воздействии на струе второй и четвертой субгармониг. возмущения. Расчеты доказали, что наличие фона с длинноволновый спек трои несколько ускоряет распад струи.

Приводится результаты экспериментального исследования распада электризовашюй струи. Описаны экспериментальная установка й методика проведения опыта. Эксперименты показывают уменьшение характерных размеров капель при одновременном воздействии приложенного напряжения и закрутки.

Шестая глава поовздена экспериментальному и теоретическому исследованиям течения электроэарашнного аэрозольного потока.

Приводится методика проведения лабораторного исследования затопленной струи с электрически заряжешшм аэрозольным потоком, которая образуется мезду кромкой диска и трехрядной моделью хлоа! ка, закреплетюй на движущемся транспортера с регулируемой скоростью. В задачу исследования входили:

определение влияния электрического иол; па медианнэ-ыассо-№t< размер капель;

качественная п количественная ццош'.а осевших капель на ша-ниь к верхних сторонах лиственной поверхности.

Для проведения спитой на моделях хлопчатника развешивались карточки размером 50 х 70 :ял из меловшшои бумаги, обработанной I 2 % -ном р-ре парафина. Замаскированные карточки с указанном порядкового номера, контроль точки, номер куста, варианты номера и опита повторном» развешивались на трех ярусах, в коддгм из игл но три учетных точки под углом 120°. Карточки прикрепляют к листу.булавкой. Опрыскивание производилось 1,0 - 1,5 % р-ром нигрозина в воде; повторность плмта - трехкратная. Густоту покрытия каплями Д/ ит/см2 и диаметр капель определяли путем подсчета капель пя карточках с помощью микроскопа согласно GOT 70Б 1-74.

¡¡рииедены результаты подсчета густоты покрытия поверхности карточки каплями я дг.'шрепостъ капель при расходах двдкости 1!5 л/га, 25 л/га, 50 л/га. Из подсчета видно, что сродний диабета-капель при электризации струй умонынается на J5-20 % (что

соответствует теоретическому и экспериментальному исследованиям распада струй в электрическом поле, гл. 2,3,4), а густота покрытия нижней стороны лиственной поверхности увеличивается от 2 до б раз, что важно при химобработке против вредителей хлопчатника.

Приводятся также результаты экспериментального лабораторного исследования интегральных параметров затопленной струи нейтральным и элактрически заряженным потоком. В задачу эксперимента на первом этапе входило экспериментальное определение среднего диаметра капель, массового расхода жидкости, толщины сечения струй в месте нахождения приемника тока выноса, скорости капель в месте расположения приемника тока выноса, с последующим расчетом принятого объема и массы капель, плотности потока частиц,концентрации капель, потока капель и заряда капель.

Экспериментально исследованы осаздения электроаэрозольного потока на модели листа растений. В качестве моделей листа выбраны два металлических диска, электрически изолированных друг от друга, площадью 5-12 см, расстояние между ними 0,5 см.

Расположение лйственной поверхности к аэрозольному потоку имеет вероятностный характер, поэтому в эксперименте выбраны варианты расположения"поверхностных моделей листа перпендикулярно я параллельно к набегающему аэрозольному потоку.

В случае, когда модель листа расположена перпендикулярно { набегающему аэрозольному потоку, были замерены токи выноса на . передней и теневой частях при различных расстояниях от источника аэрозоля и величине заряда капель. Полученные результаты показывают, что при определенной величине заряда капель ток на тыльной стороне становится больше, чем на передней, что соответствует уве личению аффекта осаждения капель на теневой стороне, имеющей важное значение при химической обработке против вредителей и насекомых. •

В случае, когда модель листа расположена параллельно к набегающему аэрозольному потоку, были замерены токи выноса на боковых сторонах. Полученные результаты показывают, что токи выноса в обеих поверхностях одинаковы, что соответствует равномерной обработке всей лиственной поверхности растений,' "

На ооноввнии проведенных теоретических и эксиерименталкшх исследований по диспергированию жидкости в электрическом поле была разработана опытная штанговая опрыскивающая машина с электрически заряженным аэрозолем, предназначенная для химической обработки высокостебельны растений, в частности хлопчатника,. Рабочие органы о зарядными устройствами могут быть широко внедрены в ряде технологических процессов химической и медицинской промышленности, в животноводстве и на производственных предприятиях азот-но-фосфорных удобрений.

Техническая характеристика машины:

Ширина захвата, м - 12 Количество рабочих органов, шт. - 6 Мощность синхронного генератора, установленного на тракторе, кВт - 4 Потребляемая мощность шести двигателей рабочего органа распылителей, кВт -2,4

Потребляемая мощность шести гагдуцкрую-

шкх устройств, Вт ' - 300

Ноша расхода на обрабатываемые поверхностна, л/га - 3 ... 100

Якорость вращения привода рабочего ор-

пша, об/мин. - 6000-10000

Для определения показателей разработанного штангового олрыс-■'лшатоля с электрически заряженным аэрозолем, проводились ерэвнв-толышо пегштоння с серийным ппрнскивателем ОШ-28, в хозяйстве ОАИ'.й Тадц'.ентской области на хлопчатника сорта "Таыкеит-1" с ии-пиной междурядья 90 см. Полегло опиты проводились на двух процентном растворе нигрозина согласно ОСТ 70.61-82.

В результате проведенного исследования было установлено, что использований электрнаашш оурозоли позволило при том ко распыли-тело и расходе раз ыдяеыого вещества в несколько раз увеличить ко-личсстио осатушмешя капель на тыльной стороне'листа: так, на верхнем «русс осаэдонио увеличилось примерно в 1,5 раза; на среднем и 2 раза, а на нижнем - в 1,5 раза; на среднем - а 2 раза, п на нижнем нпкмерно в 3-4 раза. Общее количество осажденного лс-;-л)с1Ип ураличолооь в 2-3 разе. При всех отитах густота покт^глу! п'кшйй! по ках5Р«У рядку и ярусу соответствовала треоопшод« АТТ,

Аняадгичшэ опыты были проведешь с дефолиантом хлората маг-шг. Картина распределения распыляешго вещества оказалась полностью аналогичной предыдущему случаю. Было ироведено прямое сопоставление конечных результатов обработки растений дефолиантом как с помощь» электростатического распылителя, так и с помощью обычного распылителя.

Таким образом, в результате приведенных теоретических и экспериментальных исследований установлено, что наличие электрического поля способствует более мелкшу дроблена; капиллярных струй и существенно более аффективному осаадснию электроазрозо-ля на тыльной стороив листа растения. Использование разрабатываемой методики опрыскивания шеет важное экологическое значение. а также позволяет значительно сэкономить дорогостоящие химикаты за счет существенного слинешш нормы распиливаемого химиката.

закшшие и вывода

Настоящее исследование, посвященное диспергированию нидао-сти в электрическом поле и созданию управляемого электроаэрозольного потока, результаты которых направлены на повышение эффективности химобработки растений, привело к ряду новых положений в теории гидродинамической неустойчивости - распаду капиллярной электризованной струи жидкости - а более совершенным' техничес- • ким решениям в технологии химобработки растений. Основные итоги этого исследования заключаются в слодулцем:.

сравнение различных методов диспергирования сплошной среды (жидкости) показало, что наилучшую степень монодисперснооти дает метод гидродинамической неустойчивости - распад капиллярной струи жидкости, Электризация струи жидкости в стационарных и нестационарных электрических полях улучшает монодисаерсности ка- ' пель о одновременной ах электризацией, которые увеличивают эффективность аэрозольной технологии;

разработан численный алгоритм анализа гидродинамической неустойчивости электризованной капиллярной струи жидкости, основанный на методе Еубнова-Галеркина. Показано, что ддй полного списания нешиодяепэрсиого распада требуется использование более 6 гармоник во тушений на поверхности струи;

Исследованы физические особенности немонодисперсного и ш-нодисперсного распадов электризованной нозакруч&нной й закрученной капиллярных струй жидкости в зависимости от формы и амшшту-да возмущений, волнового числа, заряда и аакрутхи.

На основе теоретических и экспериментальных исследований по диспергированию электризованной струи «едкости разработан электростатический распылитель, состоящий из двух прощающихся конусных дисков, механизм дробления жидкости которого основан на капиллярном механизме:

разработан штанговый опрыскиватель с электрически заряженным аэрозольным потоком, ширина захвата которого равна 12 к. Ла-бораторно-полеюе испытания опрыскивающей машины в период дефолиации хлопчатника показали эффективность электризации аэрозоля - электроаэрозольной технологии, которая обеспечивает агротехнические требования химобработки растений.

На основании полученных результатов могут быть сделаны следующие выводы:

1. На основе сравнения различных методов получошш моко-дисперсиых электризованных аэрозольных частиц показано, что на-¡шучшув степень шнодисперсностд дает капиллярный- распад электризованной струи - гидродинамическая неустойчивость электризованной струи жидкостп.

2. На основе метода Бубноса-Галеркина разработана эффектив-нол методика расчета распада зарлкенпой 1сапиллярноЙ струи. Установлено, что два правильного описания основной капли и капли-зпутняка достаточно учета гармоник как для синусоидального, таз«, и для пилообразного начального возмущения.

3. Выявлено, что яри наличии электрического поля умоныаекиз характерного волнового числа оС { нлз; частоты вынужденных пульсаций о» на выходе струи сопла) приводит к заметному увелн-ченпы размеров капель-сатоллитол. И, наоборот, упеличпние се (или

IV ) приводит к уменьшению ш даю к потому иочоэновпшз) капель-сателлитов ( нглример, при волновых числах вблизи зоны перехода от устойчивых к неустойчивым колебаниям).

Установлено, сильное влияние начальной Формы возмущений * поверхности капиллярной струи на заключительную стадию немоно-днеиепеного распада. Так, при "пилообразной" начальной форме по-гомг.чости кашш-сцутикки вообще мог/т исчезнуть. Наличие элокт-"¡¡чоского поля ускллэпст отвт процесс и способствует сдвигу спел-

ра в область болео мелких масштабов. Влияние начальной формы начинает заметно сказываться при достаточно больших начальных возмущениях поверхности (порядка 10 % ).

. 5. Увеличение начальной амплитуды "синусоидального" возмущения поверхности капиллярной струи прюодкт к уменьшению размеров капель-сателлитов. Приложенное электрическое поле усиливает этот эффект и уменьшает время распада капиллярной струи для достаточно коротковолновых возмущений. В длинноволновой области электрическое поле может увеличивать время распада. Для начальных возмущений пилообразной формы поверхности наличие электрического поля приводит к уменьшению времени распада ( при Л =5,

<Г = 0,2 ).

6. Увеличение напряженности электрического поля ( при фиксированной начальной длине волны возмущения поверхности ) приводит к увеличении размеров кйполь-сателлитов. Для максимально нарастающих возмущений соотношение доезду размерами больших а малых капель практически не меняется.

7. Введение длинноволновых возмущений в присутствии электрического поля приводит к уменьшению длины перешейка и, соответственно, умзньшешао.-размеров мелких капель-спутников. Увеличение же начальной амплитуда "фоновых" возмущений усиливает этот эффект,

8. Установлено, что при больших значениях напряженности электрического поля существуют некоторые оптимальные значения поверхностного заряда, обеспечивающие минимальную величину сателлита.

9. Проведенные эксперименталыше исследования устойчивости капиллярных струй в электрическом поле показали, что с увеличением электрического пол« ( Е ) наблюдается уменьшение характерных размеров основных капель. Соотношение («еаду большими и малыми каплями в проведенных экспериментах заметным образом не изменились. Интересно, что с увеличением частоты звукового облучения ( при фиксированном - Е ) также наблюдается уменьшение размеров мелких капель-спутников,

10. Установлено, что переменное электрическое поле сильно влияет на процесс распада, в частности на степень монодисперс-нооти, определенным предсказуемым дейптвием:

а) в случае ступенчатого изменения линейной плотности заряда относительный рааыэр капли-сателлита оущэственно уменизает-

ся вплоть до монодиспеосноста;

б) в случае гармонической зависшести линейной плотности во времени максимальный эффект уменьшения объема мелкодисперсной фа-аы достигается при выполнении определенного соотношения мезду частотой переменного напряжения и временем распада струи. Экспериментальное и теоретическое исследования распада струи в переменном электрическом поле показывают, что ати условия выполняются при синхронизации волн поверхности струи с частотой волн приложенного напряжения.

11. Решена нелинейная задача о распаде закрученной наэлектризованной отруп жидкости на основе применения метода Бубнова-Га-

•леркина. Установлено, что при наличии закрутки возможно целенаправленно о управление распадом струи с помоаа-и перпкенксд'о во времени заряда. Совместное влияние лаг,яда и закрутки приводи к значительному уменьшению объема мелкодисперсной фазы.

12. Осуществлено экспериментальное и теоретическое исследование г)локтрогазод1шаштческо1'о обтекшим и осаждения заряженного аэрозольного потока. Показано, что при электрпзшки о®ек-тшзность осавдония аэрозоля резко увеличивается. При достаточной степени электризации на тыльной стороне .таета осакдаотся больгае аэрозоля, чем на поверхности. Ьто яиляется основным достоинством адектроаэрозолыюй технологии при х клическол обработке растений от вредителей и насекомых.

13. Разработан электростатический распылитель жидкости,состояний из двух коакс!1льнкя конусных дисков, механизм распыла кот'- -юго определяется Ролоевскигл эффектом, гидродинамической неустойчивостью электризованной капиллярной струп. Ласороторпыс ис-елсдолашш, проведенные на моделях хлопка, но определении штег-гтышх и локальных параметров злектрэаррозельного потека, выявили, что при электризации густота покрытия тыльной стороны листвой-н >и поиорхности уиоличиваотся от 2 до 5 раз. 'Данный розультаг под-т.чепядон при гкепориаонталыгом определении токов выноса на дол1х лпеглошго!! поверхности, расположенных как порнондокулярно,

и пг.реллвлъно, к нвбогаэдецу эловтроэаряаотюму аэрозольному жп-оку,

14. Теоретический анализ обтш«ашет эл-эктпозэрозольного по-ггка, нориендикулярно расположенного модели листа, пог.азач, что

г. у^г-.лкчеиг.вм заряда капель коэффициент захват» теноиой чздтп ра-ггег бнст]»«?о, чем на породней,,что существенно для хгс'.обраос-ки

против вредителей,

15. Разработана штанговая опрыскивающая машина о электро-еаряжешшм аэрозольным потоком, Лабораторно-полевые опыты, проведенные в хозяйствах САШЭ, показали, что электризация капель способствует более эффективному осаждению аэрозоля на всей поверхности листа растениЙ,Лрименение электризованного аэрозоля в химической обработке растений позволяет значительно сэкономить дорогостоящие химикаты за счет существенного снижения норма расхода распиливаемого химиката, при относительно экологической чистоте обрабатываемой маетности.

Основные результаты диссертации опубликованы в 41 работе, главными из которых являются:

1. Гидродинамика ротационного распыления жидкости в поле коронного разряда. П Аннотация, докл. У1 Всес. съезда по теоретической и прикладной механика. Ташкент,1986, - С. 129 (в соавт, Уразов Ш.Н., Борисов C.B., Умаркулов К.).

2. Распад электризованной струи жидкости в постоянном и переменном электрическом поле // Тезисы докл. Респ.науч.-тахн, конф. "Механика жидкостей и многофазных сред". - Ташкент,1988,-С. S3, (в соавт. Умаркулов К., Уразов Ш.Н.).

3. Состояние и перспектива применения двухфазной электрога-водинамической струи для химобработки растений (хлопчатника) // Тез.докл. Респ.науч.-техн.конф. 4 "Механика жвдкоотей и многофазных сред", -Ташкент, 1988, - С, 42. (соавт, Файзуллвев Д,Ф., Уразов Ш.Н., Умаркулов К.).

4. Штанговая опрыскивающая машина о электрическим заряженным аэрозольным потоком // йяформ. лноток ВДНХ СССР, 1986 (соавт, Уразов Ш.Н.).

б. Особенности капиллярного распада электризованной струи, проводящей жидкости // Тез. докл. Респ.конф,,посвященной памяти акад. АН УзССР X.А,Paxматуллина "Механика сплошных сред",1989,-Ташкент, - С. 31 (соавт, Умаркулов К,, Уразов Ш.Н,),

6. Обтекание проводящей пластины потокоы о заряженными инерционными чаотицами // Tea. докл. Респ. конф, ,пооаященной памяти акад. АН УзССР Х.А.Рахматуллина "Механика сплошных оред", Ташкент, 1989, - 0, 45 (соавт, Файзуллаев Д.Ф., Умаркулов К,, Ура-вов Ш.Н.),

7. Неустойчивость и распад наэлектризованных капиллярных струй, ДАН СССР, М. Д989, - £06. - СЛ077* (сааьт. Герценштейй С.Я, Рудницкий А.Я., Уразов Ш.Н.)»

В. Устройство для создания заряженного аэрозоля /Положит, решэние от 30,03,1989. по заявке № 43763224/3105 (194402)// В.Виль-янов, С.Я.Гврцшжгейи, П.Муоабеков, А,Я.Рудницкий, К.Умаркулов, Ш.И.Уразов, Д.Ф.Файзуллаев, Г.Е.Худиков.

9. Распылитель / Положит, решение по заявке й 448985/3015 (120825) // И.А.Аширбеков, П.Мусабеков, К.Умаркулов, Ш.Н.Ура-авв, Ж.Ж.Утемурадов.

10. О распаде электризованных капиллярных струй // Материалы У1 Университетской школы-семинара "Нелинейные задачи теории гидродинамической устойчивости". - М., 1989. - С. 41-42 (соавт. Рудницкий А.Я., Умаркулсв К., Уразов Ш.Н.).

11. Материалы У1 школн семинара.

12. Аппарат для распыления в электрическом поле // Информ, листов: УзИИЙИНТИ, Ташкент, 1989. (соавт, Аширбеков И.А., Уразов Ш.Н., Утемурвдов Й.Ж.).

13. Элоктро аэрозольный мотод биохимической обработки хлопчатника // Тез. докл. Всоо. конф. "Физика п техника ыонодисперс-

систем", М., 198В. С.102. (соавт. Умаркулов К.).

14, 0 распаде наэлектризованных вращающихся кашшмрных струй. ■■•'•';рно-ф-пзическ1Ш яурнал, 1591. - Т60. -1(2. - С.231-237. (со. Герценштейн СЛ., Рудницкий А.Я., Умаркулов К.).

15. Умаркулов К., Мусабеков П., Ташев И.Д. Особенности рас-• ч!л капиллярных стру}'! жидкости в нестационарном электрическом ■¡оле // Тезисы докл. Респ. научно-нракт,конф.,1990. -Ташкент,

'I. 70-79.

16. Неустойчивость и немонодисперсный распад кашшлярных струй :.!тчот Ин-та механики при МГУ Я> 3729. М., 19В9Х - С. 115. (соавт. ГерцоншгеЙн С.Я., Рудницкий Л.Я., Умапкулов К.).,.

17. Элёктроаэрозольная технология в химической обпаоотке плетений. Тез.докл. юбилейной конф, СА1ВД, 1992. (соавт.Ршиабсв Л.

10. Гадродшамгасские задачи диспергирования ж;:дкостл в ягрктрячеохом поло // Твэ«одкл* Геол. конф., 1992 (ссалт. Радаа-С'оп Л.Г.).

19. Упрощенное решение уравнений двинения жидкости в распылителях, состоящих из многослойных вращающихся конусов // Тез. докл. Респ. конф,, 1992. (соавт. Ташев Й.Д., Розымухаме-довЯ.Т.).

Позилхон Мусабековнииг "Усшликлар (пахта(га кикёвий ишлов бериш учун суккликларни ялектр майяонила днспевеия-лаб самарали влектр аэоохоллар хосил цилиш ыуамыолари мавзусидаги диссертация ишига

X У Л О С А

П.Мусабековнииг диссертация кши суюкликларни электр май-лонида дисперсиялаш ва Усшликлар (пахта)га кшаёкий ишлов бериш учун самарали електр аэрозолларни хосил цилиага багишланган.

Электр аапозолларнинг.. |с?лланилкши - электрсаэсозол техно-яогиясила дефоляция ва пахтани кимёвий хиыоялашва фшиатбахо цииёвиЯ дориларни тежая, хамда ишлов бериш лавридаги экологик мухитнинг яхшиланиши хисобига ишлов бериш саыарааорлигини отирали. Бу ыуашони хал этиш учун ыавкуд усуллар, узаро таднослаб курилли. Натинада ыач&уд сусцликни дисперсиялаш усуллари орасида внг яхши монодисперсли капилляр парчаланишлар електрлаштирил-ган оцимда хосил булими аницланди.

О^имнииг физик тарцадиш ХУсусиятларини анинлаш учун Буб-нов-Галеркин уеулига асосланган нааариЯ ечим ишлаб чицидди.

Электр аарялланган аэрозол оцойш пуркагич машина яратил-ган, хамда лаборатория -дала еиновлари, пахтани дефоляциядаш-да, аарозолнинг элентрланкши - алектроаэрсволь технологиясини самарадорли эканлиги куроатди.

П 15 3 О 11 £

She theole work of Uieabekov t. le dedioated to dis-geraelne of liquid lu the electrical fuiId and to founding tli« effective electrical aerosol for chemical treatment of planta (cotton )

îhe using the electrical eeroeolol - eleotria aerosol Q technology, In the oheioiûal defence end defolation of cotton increases the effectiveness of treatment «hen the expense of expensive cheniicalc le understated, and improvee the ecological actuation in the ¡.orlod of treatoent,

For the decision of thio problem on the fcaoia of com-perloon there was exposed that mong existing mot ho tic of diaperseing of liquid the capillary decoy of electrified stream givea the higher degree of monodiepercion. The numeral method, founded on the Butmov-Galerkin'e method viae worked out for the exposing the physical features of decay the stream.

On the baeie of results of theoretical and experimental researches the eleotrootatio liquid sprayers were worked out. The spraying machine with the electric charged aerosol etream was worked out.

The laboratory and field teote of this machine on the defoliaeion. of cotton showed the effectiveness of aerosol electrifying-eleotric aeroeol technology.

Подписано в печать йАНШчг. Формат бумаги СО х 84 I/IG Бумага тип. Р I Тираж 100 Объем 2 и.л. Наказ 227 Отпечатало 1ш ротапринте в тип. TJUESXX

Ташкент, 700000, ул.Кары-Плязова, 39