РАЗДЕЛ 2
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ОПРЫСКИВАТЕЛЯХ С ПОМОЩЬЮ ГИДРОЦИКЛОНОВ
Программой теоретических исследований предусмотрена разработка и обоснование конструкции гидроциклона используемого для очистки рабочей жидкости в малообъемном виноградниковом опрыскивателе, алгоритмов расчета его параметров, а также рекомендаций по его использованию.
Программа включала:
- определение особенностей применения гидроциклона в опрыскивателе;
- обоснование граничного диаметра частиц механических примесей с учетом агротехнических требований к малообъемному опрыскиванию;
- обоснование эффективности очистки рабочей жидкости в зависимости от конструктивных параметров применяемых распылителей;
- создание математической модели распределения давления в системе: "входной патрубок гидроциклона - регулятор давления";
- определение расхода рабочей жидкости через гидроциклон с учетом потерь давления в системе "входной патрубок гидроциклона - регулятор давления".
2.1. Особенности применения гидроциклонов в гидравлической системе опрыскивателя
В нашей работе предлагается использовать гидроциклон вместо сетчатого фильтра, устанавливаемого в нагнетательной магистрали насоса перед регулятором давления в малообъемном виноградниковом опрыскивателе, устройство которого показано на рисунке 2.1. Машина состоит из шасси 15, на которое крепится бак 1 с заливным сетчатым фильтром 9 и гидромешалкой 7. На раме устанавливается мембранный насос 2, всасывающий сетчатый фильтр 8, гидроциклонный аппарат 3, регулятор давления 4, двухскоростной редуктор 19, вентилятор 17, коллектор 5 с распылителями 6, отстойник 20, карданная передача привода вентилятора 18, карданная передача привода насоса 16, соединение узлов опрыскивателя осуществляется системой труб, состоящей из всасывающей 13, сливной 12 и напорной 11 магистралей. Наличие в редукторе двух скоростей позволяет оптимально использовать мощность энергетических средств, а также обрабатывать кроны растений различной формировки, путем изменения скорости и мощности воздушного потока.
Технологический процесс опрыскивания многолетних насаждений осуществляется следующим образом. Перед началом работы рабочая жидкость через заливной фильтр 9 заливается в бак 1. При включении ВОМ 14 насос 2 засасывает рабочую жидкость из бака 1 через всасывающий фильтр 8. Далее она насосом под давлением подается на гидроциклон 3, который отделяет частицы размером более 50 ?10-6 м. Часть рабочей жидкости с отделенными механическими примесями через разгрузочный патрубок гидроциклона подается в отстойник 20, в котором они накапливаются и в конце рабочей смены утилизируются согласно санитарным нормам и правилам при работе с ядохимикатами, избыток жидкости из отстойника направляется в бак 1. Очищенная рабочая жидкость через сливной патрубок гидроциклона, подается на регулятор давления 4. От регулятора давления 4 необходимое количество рабочей жидкости поступает к распылителям 6, остальная ее часть по магистрали 12 регулятора давления 4 подается на гидромешалку 7, производящую постоянное перемешивание рабочей жидкости в баке 1. Одновременно с включением насоса 2 и подачей рабочей жидкости к распылителям 6 включается вентилятор 17 для создания воздушного потока, транспортирующего распыленную жидкость к обрабатываемым растениям.
Рис. 2.1. Технологическая и кинематическая схемы опрыскивателя: 1 - бак; 2 - мембранный насос НМ - 60; 3 - гидроциклон; 4 - регулятор давления; 5 - коллектор; 6 - распылители; 7 - гидромешалка; 8 - всасывающий фильтр; 9 - заливной фильтр; 10 - манометр; 11 - напорная магистраль; 12 - слив в бак; 13 - всасывающая магистраль, 14 - ВОМ; 16, 18 - карданный вал; 15 - шасси; 17 - вентилятор; 19 - редуктор, 20 - отстойник.
Смешанный поток, состоящий из мелкодисперсной рабочей жидкости и воздуха, подается на элементы кроны виноградных кустов и покрывает их равномерной тонкой пленкой ядохимикатов. При разворотах или остановках опрыскивателя ВОМ трактора выключается, прекращая работу насоса и вентилятора.
Рассматривая такое расположение гидроциклона и возможность его применения в системе очистки опрыскивателя, следует принимать во внимание те условия, в которых будет использоваться гидроциклонный аппарат:
1. рабочими жидкостями в опрыскивателях являются ядохимикаты;
2. рабочее давление в системе может регулироваться регулятором в пределах 0,1-0,4 МПа;
3. гидроциклон должен обеспечивать непрерывную очистку рабочей жидкости во время выполнения агрегатом технологического процесса опрыскивания;
4. необходимо устанавливать гидроциклон в напорной магистрали перед регулятором давления.
Для теоретического обоснования возможности практического применения гидроциклонов в опрыскивателях очень важно изучение влияния давления в сливной магистрали гидроциклона, трансформируемого с помощью регулятора 4, на качественные и количественные характеристики аппарата. В книге Мустафаева А.М. и Гутмана Б.М. [80] подробно рассматривается влияние этого параметра на эффективность работы гидроциклона при очистке промывочной жидкости в процессе эксплуатации нефтяных месторождений и предложены эмпирические зависимости производительности и граничного диаметра частиц от давления в сливной магистрали. Эксперименты проводились при свободном сливе очищенной жидкости из гидроциклона и при избыточном давлении не превышающем 0,05 МПа. Результаты проведенных экспериментов показали, что увеличение давления на сливе вызывает уменьшение производительности гидроциклона. При определении граничного диаметра частиц и эффективности работы гидроциклона исследователями было установлено, что оптимальными значениями давления на сливе в их случае является диапазон значений 0,02-0,03 МПа, при увеличении давления в сливной магистрали до 0,05 МПа существенного роста эффективности очистки не наблюдалось. Однако и резкого снижения ее не выявлено [80].
В работах других авт