способ создания воздушно-жидкостного потока

Формула изобретения

1. Способ создания воздушно-жидкостного потока, включающий разгон всасываемого потока воздуха, внесение жидкости в разогнанный воздушный поток, деление потока в сопле на струи, отличающийся тем, что вносят жидкость в воздушный поток при соблюдении соотношений расхода воздух/жидкость



где G_в - расход воздуха в кг/с;

G_ж - расход жидкости в кг/с,

и скоростей истечения воздуха из вентилятора и жидкости из форсунки



где V_возд - скорость истечения воздуха из вентилятора, м/с;

V_жидк - скорость истечения жидкости из форсунки, м/с,

делят поток в сопле на разнонаправленные струи с разной шириной, уменьшая ширину выходного сечения струй, от верхней струи к нижней струе.

2. Способ создания воздушно-жидкостного потока по п. 1, отличающийся тем, что делят поток на разнонаправленные струи путем разделения потока перегородками, расположенными под разными углами относительно обрабатываемой поверхности.

Описание изобретения к патенту

Способ создания воздушно-жидкостного потока относится к обработке поверхностей и растений и применяется при внесении жидкости в скоростной воздушный поток и ее транспортировке к обрабатываемой поверхности. Предложенный способ предназначен для нанесения разбрызгиваемой жидкости на обрабатываемую поверхность и может быть использован во всех отраслях народного хозяйства, где необходимо получить воздушно-жидкостной поток и равномерно распределить наносимое вещество по всей ширине захвата. Например, в дождевальных установках или в опрыскивателях для обработки сельскохозяйственных угодий удобрениями или защитными средствами.

При поливе или обработке растений сложно сформировать широкозахватную струю, в которой по всей ширине захвата скорость соприкосновения струи с растениями не превышала бы 5 м/с. При скорости выше этой растения повреждаются и погибают.

Известны способы формирования струи в дальнобойных высоконапорных дождевальных установках, когда одна струя, сформированная мощным насосом, транспортирует влагу на большое расстояние от источника жидкости.

При таком способе жидкость попадает на поверхность по кругу. Образуется мертвая зона вокруг дождевальной установки. Сложно отрегулировать скорость соприкосновения струи с растениями, не повреждающую их.

Известны также способы создания и распределения потоков жидкости при поливе, дождевании и защите растений при помощи широкозахватных дождевальных машин типа "Волжанка", где поток распределяется в навесные трубы с небольшими отверстиями. Жидкость транспортируется непосредственно к растениям со скоростью, не повреждающей растения.

Такой способ требует громоздких, сложных в изготовлении и эксплуатации машин и наличия специальных каналов для формирования потока путем выкачивания жидкости из этих каналов. Транспортировка жидкости затруднена из-за засорения труб и отверстий.

Наиболее близким по технической сущности является cпособ распыления жидких веществ по патенту РФ 2056952 от 05.04.93, МПК 6 В 05 В 7/04, включающий подачу жидкости к распыливающему устройству с последующим дроблением жидкости и транспортировкой ее газовым потоком. Способ предназначен для распыления и использования преимущественно для опрыскивания сельскохозяйственных культур. Данный способ применим при малообъемном опрыскивании.

Задачей предлагаемого технического решения является разработка способа создания воздушно-жидкостного потока, способного при минимальных энергозатратах обеспечить максимальную дальность выброса воздушно- жидкостной смеси и ее транспортировку к обрабатываемой поверхности по всей ширине захвата от максимально возможной до минимально необходимой без "мертвой зоны" и минимальное повреждение растений по всей ширине захвата.

Поставленная задача решается за счет того, что при создании воздушно-жидкостного потока, включающего разгон всасываемого потока воздуха, внесение жидкости в разогнанный воздушный поток, разделение потока в сопле на струи, вносят жидкость в воздушный поток при соблюдении соотношений расхода воздух/жидкость в пределах

,

где G_в - расход воздуха, кг/с;

G_ж - расход жидкости, кг/с,

и скоростей истечения воздуха из вентилятора и жидкости из форсунки

,

где V_возд - скорость истечения воздуха из вентилятора;

V_жидк - скорость истечения жидкости из форсунки,

делят поток в сопле на разнонаправленные струи с разной шириной, уменьшая ширину выходного сечения струй от верхней струи к нижней струе.

Внесение жидкости в воздушный поток при соблюдении вышеописанных соотношений расхода воздух/жидкость и выбранное соотношение скоростей истечения воздуха из вентилятора V_возд и жидкости из форсунки V_жидк позволяет при оптимальных энергозатратах создать воздушно-жидкостной поток, способный обеспечить максимальную дальность выброса и транспортирование необходимого количества жидкости к обрабатываемой поверхности.

Формирование воздушно-жидкостного потока с разной шириной, уменьшающейся от верхней струи к нижней, позволяет из единого потока получить плоские струи с индивидуальной, от максимально возможной до минимально необходимой, дальностью транспортировки жидкости к поверхности с одинаковой скоростью во всех струях, не более 5 м/c.

Направление струй путем расположения перегородок, делящих поток на струи, под разным углом к обрабатываемой поверхности позволяет получить разнонаправленные струи. Это дает возможность распределить жидкость по всей ширине захвата без "мертвой зоны".

На чертеже показано распределение струй по обрабатываемой поверхности, где 1 - разогнанный поток, 2 - разнонаправленные струи, 3 - обрабатываемая поверхность, 4 - выходное сечение струй, 5 - перегородки, 6 - сопло.

Совокупность признаков заявляемого способа нова и позволяет при оптимальных энергозатратах обеспечить различную дальность выброса воздушно-жидкостной смеси от максимально возможной до минимально необходимой при одинаковой скорости соприкосновения у обрабатываемой поверхности по всей ширине захвата.

Способ осуществляется следующим образом. Всасываемый поток воздуха разгоняется вентилятором до скорости V_возд, а жидкость насосом до скорости V_жидк. Жидкость вносится в поток разогнанного воздуха при соблюдении соотношений расхода воздух/жидкость в пределах



и скоростей истечения воздуха из вентилятора и жидкости из форсунки

.

В этих пределах (при диаметре капель 0,2...0,4 мм) воздушно-жидкостная струя подчиняется законам газовых струй и дальнобойность ее несколько увеличивается за счет инерции капель. При



капли жидкости сливаются и выпадают из потока воздуха, не достигнув максимальной дальности, регламентированным соотношением.

Отклонение от соотношения



приводит к потере кинетической энергии более скоростной струи и, следовательно, неоправданными затратами энергии для ее разгона.

При V_возд>V_жидк возникают потери на дробление капель.

При V_возд<V капли укрупняются и раньше выпадают из потока.

Делят поток на разнонаправленные струи разной ширины в сопле механическим путем, помещая перегородки в поток под разными углами к обрабатываемой поверхности, тем самым обеспечивая разную направленность струй при одинаковой скорости встречи с обрабатываемой поверхностью не более 5 м/с.

Разная дальность транспортирования жидкости струей к обрабатываемой поверхности определяется разной шириной образованных отклоняющими перегородками плоских струй. Чем больше ширина выходного сечения струи, тем больше дальность струи при одинаковой скорости истечения из выходного сечения.

Уменьшая ширину выходного сечения струй от верхней струи до нижней, обеспечивают различную дальность выброса воздушно-жидкостной смеси от максимально возможной до минимально необходимой при одинаковой скорости у обрабатываемой поверхности по всей ширине захвата.

Таким образом, обрабатываемая поверхность покрывается на всю ширину захвата жидкостью, транспортируемой струями, начиная от источника воздушно-жидкостного потока до максимально возможного. Скорость встречи с обрабатываемой поверхностью всех струй одинаковая и не превышает 5 м/с.