ЭТУ_Куликова_2014

Важное значение имеет и время между обработкой и посевом. Так, для зерновых культур этот срок составляет 10…15 суток, для картофеля –

1...10 суток.

Многослойное расположение зерна при обработке дает результат не хуже, а иногда и лучше, чем однослойное. Наличие воздушного зазора между зерном и верхним электродом улучшает результаты обработки.

Простота технических решений позволяет производить обработку на стандартных механизмах, комплектующихся электродами и источниками питания.

2.4. Электроаэрозольные установки

Аэрозолями называются мелкие капли или твердые частицы, взвешенные в газовой среде. С уменьшением размера частиц их масса убывает пропорционально кубу, а площадь – квадрату радиуса. При распылении единицы массы вещества его поверхность увеличивается в тысячи раз. С увеличением площади вещества возрастает его химическая и биологическая активность. Аэрозоли, несущие электрический заряд, носят название электроаэрозолей. Так как электрический заряд уменьшает силу поверхностного натяжения, то величина отдельных капель снижается с 200...400 мкм до 10...20 мкм, что ведет к тысячекратному увеличению поверхности капель при одинаковом массовом расходе.

Так как частицы заряжаются одноименными зарядами, то под воздействием электростатических сил аэрозольной облако значительно увеличивается в объеме.

Если объект, на поверхность которого должны осаждаться заряженные аэрозольные частицы, имеет равномерный поверхностный заряд противоположного знака, то аэрозоль равномерно распределяется по поверхности объекта и даже осаждается на обратной стороне объекта.

Наиболее известны аэрозоли, применяемые в быту и изготавливаемые в аэрозольной упаковке. Жидкие вещества: одеколоны, лаки, краски, освежители воздуха, инсектициды – превращаются в аэрозоли при распылении с помощью сжатого воздуха. Аэрозоли твердых веществ образуется как с помощью сжатого воздуха (газа), так и с использованием механических устройств. Например, с помощью вращающегося диска.

Зарядка частиц аэрозоля может производиться тремя способами: контактным, в поле коронного разряда и индукционным.

Контактный способ зарядки частиц наиболее просто осуществляется, если в момент отрыва частицы от конечного распыляющего устройства последнее заряжено, и, следовательно, частица, находящаяся некоторое время в контакте с ним, приобретает заряд той же полярности.

51

Так в устройстве для электростатического распыления пестицидов заряд частиц производится при контакте с вращающимся металлическим диском, к которому подведен электрический потенциал. Опрыскиватель ручной питается от гальванических элементов (рисунок 2.17).

В полой ручке из электроизоляционного материала 1 размещены: генератор высокого напряжения 2, батарея 3, выключатель 4, заземляющая цепочка 5. Ручка соединена с агрегатом, состоящим из диска 6, двигателя 7, форсунки 8 и емкости для пестицида 9.

Напряжение на выходе генератора – 35 кВ, напряжение батареи – 12

В.

9

5

8

7

6

Рисунок 2.17 – Электростатический ручной распылитель При напылении жидкости на заземленную горизонтальную трубу с

расстояния 0,5 м, скорости перемещения распылителя 3 км/ч и расходе жидкости 60 см/мин распределение плотности жидкости показано на рисунке. 2.13.

Незаряженные частицы не осаждаются на нижней части трубы, а при зарядке не только увеличивается плотность на верхней части трубы, но в наличии и значительная плотность на нижней части.

Рисунок 2.18 – Плотность распределения частиц:

1 – верхняя часть трубы, U = 0 кВ; 2 – нижняя часть трубы, U = 0 кВ; 3 – верхняя часть трубы, U = 35 кВ; 4 – нижняя часть трубы, U = 35

кВ

52

Контактный способ используется и при распылении жидкости через форсунку. При этом потенциал подается на форсунку.

Существенным недостатком способа электроконтактной зарядки частиц является возможность выноса потенциала на все агрегаты установки при повышенной электропроводности распыляемой жидкости.

Для увеличения сопротивления жидкости трубопровод от резервуара до форсунки изготавливают длиной до 20 м из пластмассовой трубки с хорошими изоляционными свойствами.

Индукционный способ зарядки частиц заключается в том, что перед форсункой располагается кольцевой электрод, которому сообщается положительный потенциал, а форсунка заземляется. На форсунке и, следовательно, в жидкости индуктируется отрицательный заряд, обусловленный положительным потенциалом электрода (рисунок 2.19).

Зaряд капель жидкости обусловлен способностью их заряжаться, что определяется постоянной времени

0 ,

где – удельное сопротивление жидкости, Ом м .

Процесс образования капель и их зарядка происходят одновременно, и успешная их зарядка возможна при условии, если время зарядки меньше времени образования капель, т.е.

tкп .

Время образования капель:

tкп lc ,

где lc – расстояние от среза форсунки до точки образования капель,

м;

– скорость струи, м/с.

С

lc

- +

G

Рисунок 2.19 – Схема индукционной зарядки частиц

53

Напряжённость поля на поверхности струи при коаксиальности струи и электрода:

где r j – радиус струи, м; r0 – радиус электрода, м;

если непрерывная струя имеет длину не менее 4r0 . Плотность поверхностного заряда на струе:

j 0 E j .

Величина конвективного тока:

где Q – расход жидкости, м3 / с .

При скорости воздуха, большей скорости истечения жидкости, последняя срывается о виде цилиндрической пленки и дробится на капли. В этом случае конвективный ток распыления равен:

где S0 = 0,3…0,6 мм.

Эффективность зарядки частиц следует определять сравнением получаемого ими заряда с максимально возможным:

q 8 rЧ3/ 2 0 ,

где – коэффициент поверхностного натяжения, Н/м.

Если заряд частицы превосходит qМАХ, то частица дробится на более мелкие.

Схема форсунки для индукционной зарядки частиц пестицида приведена на рисунке 2.20.

Рисунок 2.20 – Схема форсунки индукционной зарядки частиц

54

Предельным напряжением следует считать напряжение возникновения короны:

где – относительная плотность воздуха.

Величина конвективного потока линейно зависит от напряжения на электроде и расхода жидкости.

В устройстве для распыления лечебных препаратов в помещениях для животных и птиц (рисунок 2.21) для образования аэрозолей используется диск, вращающийся в горизонтальной плоскости.

На диск 1 через загрузочное устройство 2 подается лекарственный препарат. На электрод 3, расположенный над диском, подается положительный потенциал от источника высокого напряжения. На заземленном диске индуцируется отрицательный заряд.

Конвективный ток линейно зависит от напряженности и угловой скорости диска. Угол факела увеличивается с ростом напряженности поля.

Заряд частиц в поле коронного разряда. Коронный разряд образуется при наличии неравномерного электрического поля. Зарядка частиц аэрозоля происходит при соприкосновении с ионами. Величина заряда частиц:

коронного разряда. Заряд, равный половине предельного, воспринимается за время:

tr 4 0r n e к ,

т.е. несколько миллисекунд. Это время можно регулировать, изменяя скорость воздушного потока.

55

Высоковольтный электрод закреплен на боковой поверхности диэлектрического барабана с зазором к перфорированному электроду. В диэлектрическом барабане выполнена перфорированная перегородка, отверстия которой расположены соосно отверстиям перфорированного электрода и имеют диаметр, меньший диаметра отверстий перфорированного электрода. Использование центробежного электроаэрозольного генератора позволяет получать более высокодисперсный и однородный по размерам высокозаряженный аэрозоль..

Рис.2.23Центральный аэрозольный генератор

Центробежный электроаэрозольный генератор состоит из корпуса 1, приводного вала 2 с закрепленной на нем винтом 3 ступицей 4, на которую установлен распыливающий элемент в виде диэлектрического барабана 5. Винт 3 закрыт диэлектрическим диском 6. На наружной боковой поверхности диэлектрического барабана установлен заземленный электрод 7, перфорированный множеством отверстий 8. Высоковольтный электрод 9 закреплен на боковой поверхности изолированного узла диэлектрического барабана 5 с зазором к заземленному электроду 7 и соединен через щеточный контакт 10 с источником высокого напряжения (не показан). Крыльчатка 11 закреплена внутри диэлектрического барабана 5. В ступице 4 выполнены отверстия 12 для прохода жидкости и воздуха внутрь барабана. В диэлектрическом барабане выполнена перегородка 13, перфорированная множеством отверстий 14, расположенных соосно отверстиям 8. Причем диаметр отверстий 14 меньше диметра отверстий 8. Распыливаемая жидкость поступает в ступицу 4 по патрубку 15.

Устройство работает следующим образом.

Жидкость по патрубку 15 подается в ступицу 4 и через отверстия 12 поступает на образующие диэлектрического барабана 5, растекается по их поверхности и через отверстия 14 перфорированной перегородки 13 поступает к отверстиям 8 перфорированного электрода 7, растекается тонкой пленкой по образующим отверстий 8, заряжается под действием высоковольтного электрода 9 и срывается с кромок отверстия 8 в виде заряженных капель. При этом воздушный поток, нагнетаемый крыльчаткой

57

11 в отверстия 14 перфорированной перегородки 13, выходя из этих отверстий с высокой скоростью, вызывает срыв мелких капель на кромках отверстия 8 и дополнительное дробление крупных капель, что значительно повышает качество распыления жидкости. Зазор между заземленным перфорированным электродом 7 и высоковольтным электродом 9 обеспечивает изоляцию высоковольтного электрода 9 от распыливаемой жидкости.

Предлагаемый центробежный электроаэрозольный генератор позволяет получать более высокодисперсный и однородный по размерам высокозаряженный аэрозоль. [4]

58

ГЛАВА 3.

ОБЛУЧАТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ.

3.1. Физические основы генерирования и преобразования оптических излучений

Переход электрона в атомных структурах с высокого энергетического уровня на более низкий сопровождается выделением кванта энергии – фотона. Фотон обладает свойствами частицы и электромагнитной волны. Энергия фотона пропорциональна частоте электромагнитных колебаний ν и обратно пропорциональна длине волны .

видимые лучи

оптический диапазон

Рисунок 3.1 – Шкала электромагнитных волн и энергия квантов излучения

Устройство, в котором возникают фотоны при нагреве или электрическом разряде, называется оптическим источником.

Тела, на поверхность которых попадают фотоны, называются приемниками излучения.

Оптическое излучение – вид электромагнитной энергии, распространяющейся прямолинейно в неактивной среде. Мощность электромагнитных колебаний во всем оптическом диапазоне называется интегральным потоком излучения. Потоки, излученные на отдельных частотах λ или на малых участках частот λ, могут быть различными по интенсивности.

59

Спектральной интенсивностью (плотностью) излучения нaэывaeтся отношение элементарного потока dФλi к интервалу частот dλ:

i dФ i , d

где Ф i W n i – поток монохроматического излучения с длиной волны;

n i –число фотонов через контур за время ; W i – энергия фотона с длиной волны .

Совокупность интенсивностей излучения для каждого значения во всем оптическом диапазоне называется спектром.

Спектры бывают: линейчатые, сплошные и смешанные (рисунок 3.2).

а) б) в)

Рисунок 3.2 – Спектральные характеристики: а) линейчатые; б) сплошные; в) смешанные

Линейчатый спектр соответствует электрическому разряду в газах при малых давлениях. Сплошной спектр характерен для нагретых тел.

Монохроматический поток определенной длины волны Ф i, попадая на приемник излучения, частично отражается Ф i, частично поглощается Ф i, частично проходит сквозь приемник Ф i. В технике облучения наибольший интерес представляет та часть потока, которая поглощается Ф i. В осветительной технике используется отраженная часть потока Ф i. Доля потока, приходящаяся на отражение, поглощение и пропускание, зависит от свойств приемника и длины волны .

Спектральный коэффициент отражения:

Ф i ,i

Ф i

Спектральный коэффициент поглощения:

i Ф i ,

Ф i

Спектральный коэффициент пропускания:

где Ф i , Ф i , Ф i – отражённая, поглощённая и пропущенная

60