RU2236911C2

RU2236911C2 - Liquid spraying method and device

Info

Publication number: RU2236911C2
Application number: RU2002115192/12A
Authority: RU
Inventors: Н.И. Мамаев (RU); Н.И. Мамаев
Original assignee: Дагестанский государственный университет
Priority date: 2002-06-06
Filing date: 2002-06-06
Publication date: 2004-09-27
Also published as: RU2002115192A

Abstract

FIELD: liquid spraying equipment, particularly for obtaining uniformly distributed fine stable aerosol for crops dusting.

SUBSTANCE: method involves increasing pressure in vessel with liquid solution up to 0.4 - 0.5 MPa by heating liquid solution with the use of any well-known methods; performing liquid solution spraying by nozzle after opening shutoff valve arranged in siphon tube due to pressure difference between vessel inside and atmosphere.

EFFECT: increased structural simplicity, quick responsibility, possibility of repeated use, improved economy and serviceability.

2 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области физики, а именно к технике распыления жидкостей, и может быть использовано при опрыскивании сельскохозяйственных культур (деревьев, виноградников и т.д.).The invention relates to the field of physics, namely to the technique of spraying liquids, and can be used when spraying crops (trees, vineyards, etc.).

Известен способ распыления жидкостей (Гудымов Э.А. и др. патент №2050203, бюл. №35, 20.12.1995 г., стр. 162). В данном способе поток жидкости разделяют на два и сталкивают их друг с другом, направляя при этом встречно в виде закрученных в противоположных направлениях тонких конусообразных пленок. Вращаясь с большой радиальной составляющей скорости, оформленные таким образом встречные потоки жидкости при столкновении имеют большой удар, что приводит к образованию облака мелкодисперсного распыла.A known method of spraying liquids (Gudymov EA and other patent No. 2050203, bull. No. 35, 12.20.1995, p. 162). In this method, the fluid flow is divided into two and push them against each other, while directing in the form of thin conical films twisted in opposite directions. Rotating with a large radial velocity component, the oncoming liquid flows thus formed during a collision have a large impact, which leads to the formation of a fine dispersion cloud.

Этот способ распыления жидкости осуществляют при помощи устройства, представляющего собой две соосно установленные камеры с днищами и обращенными друг к другу выходными участками, подвод жидкости к которым осуществляют тангенциально.This method of spraying liquid is carried out using a device consisting of two coaxially mounted chambers with bottoms and outlet sections facing each other, the fluid supply to which is carried out tangentially.

Недостатком является то, что конусообразные пленки жидкости формируются с участием конусных сопел, которыми оформлены выходные участки камер. Трение жидкости о сопло уменьшает радиальную составляющую скорости получаемой пленки жидкости и в итоге снижает дисперсность распыла. Кроме того, подача жидкости ко второй камере предусмотрена через проходящий сквозь сопло первой камеры патрубок, что вызывает необходимость увеличения размеров сопел камер, снижает потенциальные возможности создания высоких выходных скоростей при малом давлении подаваемой жидкости и, таким образом, снижает область применения устройства.The disadvantage is that the conical film of liquid is formed with the participation of cone nozzles, which are decorated with the output sections of the chambers. The friction of the liquid against the nozzle reduces the radial component of the velocity of the resulting liquid film and ultimately reduces the dispersion of the spray. In addition, the supply of fluid to the second chamber is provided through a pipe passing through the nozzle of the first chamber, which necessitates an increase in the size of the nozzles of the chambers, reduces the potential for creating high output speeds at low pressure of the supplied fluid, and thus reduces the scope of the device.

Известно техническое решение (Патент США №5180103), согласно которому поток жидкости разделяют на несколько, оформляют их в виде тонких пленок жидкости, организованных в пространстве таким образом, что каждая из них пересекается с соседними несколько раз. При этом достигают полного дробления тонких пленок жидкости на отдельные капли примерно равного размера и их равномерного распределения в заданном пространстве.A technical solution is known (US Patent No. 5180103), according to which the fluid flow is divided into several, they are made out in the form of thin liquid films organized in space in such a way that each of them intersects with the neighboring ones several times. In this case, complete crushing of thin liquid films into separate drops of approximately equal size and their uniform distribution in a given space is achieved.

Недостатком данного изобретения является образование плоских первоначальных, стабильных низкоэнергетичных пленок жидкости, которые при неоднократном сталкивании распадаются на отдельные капли, но не распыляются с образованием мелкодисперсного облака распыла. Кроме того, данное техническое решение предусматривает применение сложной конструкции с форсунками особой сложности, вследствие чего оно не может быть использовано для опрыскивания деревьев, виноградников и т.д.The disadvantage of this invention is the formation of a flat initial, stable low-energy liquid film, which upon repeated collision breaks up into individual drops, but is not sprayed with the formation of a fine dispersion cloud. In addition, this technical solution provides for the use of a complex design with nozzles of particular complexity, as a result of which it cannot be used for spraying trees, vineyards, etc.

Из известных способов распыления жидкостей и устройств для их осуществления наиболее близким по технической сущности является способ и устройство для их осуществления, описанные (А.А.РОДЭ. “К расчету газовых огнегасительных установок” см. кн. “Пожарная техника”. - М.: Стройиздат, 1964, с 19-44.)Of the known methods for spraying liquids and devices for their implementation, the closest in technical essence is the method and device for their implementation, described (A.A. RODE. “To the calculation of gas fire extinguishing installations”, see the book “Fire fighting equipment.” - M. : Stroyizdat, 1964, from 19-44.)

Сущность изобретения, описанного в прототипе, заключается в том, что с помощью специального устройства (например, компрессора) герметичную емкость на 80-85% по объему заполняют жидкостью с низкой температурой испарения, в свободном объеме над жидкостью повышают давление до значения достаточного для вытеснения ее по сифонной трубке к соплам-распылителям, которые после открытия запорного устройства (клапана) обеспечивают формирование на выходе распыленного мелкодисперсного аэрозоля.The essence of the invention described in the prototype is that, using a special device (for example, a compressor), an airtight container is filled with liquid with a low evaporation temperature by 80-85% by volume, the pressure in the free volume above the liquid is increased to a value sufficient to displace it through a siphon tube to spray nozzles, which, after opening the shut-off device (valve), provide formation of finely dispersed aerosol at the outlet.

Недостатками известного способа распыления жидкости и устройства для его осуществления является непостоянство давления в объеме герметичной емкости и трубопроводе до сопел-распылителей в процессе расходования жидкости, что снижает эффективность и качество распыления жидкости соплами-распылителями, особенно при использовании жидких растворов и сложность конструкции устройства.The disadvantages of the known method of spraying a liquid and a device for its implementation is the inconsistency of pressure in the volume of the sealed container and the pipe to the nozzle-sprayer in the process of spending the liquid, which reduces the efficiency and quality of the spraying of liquid nozzle-sprayers, especially when using liquid solutions and the complexity of the device design.

Задача предлагаемого изобретения осуществление распыления постоянного объема подаваемого раствора жидкости и создания предназначенного для этого устройства, конструктивное решение которого позволило бы формировать однородное мелкодисперсное облако распыла.The objective of the invention is the implementation of the spraying of a constant volume of the supplied liquid solution and the creation of a device designed for this purpose, the constructive solution of which would allow the formation of a uniform finely dispersed cloud of spray.

Технический результат в повышении эффективности и качества распыления, а также упрощение конструкции устройства для его осуществления.The technical result is to increase the efficiency and quality of spraying, as well as simplifying the design of the device for its implementation.

1. Сущность способа распыления жидкостей и устройства для его осуществления в том, что давление в емкости с раствором жидкости повышают до 0,4-0,5 МПа путем нагревания жидкости (любым известным способом), а распыл осуществляют на выходе из насадка открытием запорного клапана на сифонной трубке за счет разности давлений в емкости и в атмосфере, в которую впрыскивается раствор жидкости, при этом устройство для осуществления способа включает емкость с крышкой для хранения жидкого раствора, сифонную трубку с запорным клапаном и распылителем, насадок длиной 0,05-0,1 метра любой формы и нагревательный элемент.1. The essence of the method of spraying liquids and a device for its implementation is that the pressure in the container with the liquid solution is increased to 0.4-0.5 MPa by heating the liquid (by any known method), and the spray is carried out at the outlet of the nozzle by opening the shut-off valve on a siphon tube due to the pressure difference in the tank and in the atmosphere into which the liquid solution is injected, while the device for implementing the method includes a tank with a lid for storing the liquid solution, a siphon tube with a shut-off valve and a spray, Adok 0.05-0.1 meters long of any shape and a heating element.

Для реализации способа распыления жидкостей используют устройство, схема которого изображена на чертеже.To implement the method of spraying liquids using a device whose diagram is shown in the drawing.

Устройство содержит емкость с корпусом (1) для хранения жидкости, в нижней части которого приварено полое днище, крышку (2), прикрепленную к корпусу емкости, для заправки жидкостью, г-образную сифонную трубку (3), проходящую внутри емкости (1), сваренную с корпусом, на которой установлен клапан (4) с насадком (5) цилиндрической формы длиной 0,05-0,1 метра для распыления жидкости, нагревательный элемент (6), установленный в нижней части емкости и проходящий через полое днище, монометр (7) для контроля за давлением емкости, установленный в верхней части емкости рядом с крышкой, и ручку (8) для переноса установки к месту опрыскивания, прикрепленную к боковой стенке корпуса емкости.The device comprises a container with a housing (1) for storing liquid, in the lower part of which a hollow bottom is welded, a lid (2) attached to the container body, for filling with liquid, an L-shaped siphon tube (3) passing inside the container (1), welded with a body on which a valve (4) is installed with a nozzle (5) of a cylindrical shape 0.05-0.1 meters long for spraying liquid, a heating element (6) installed in the lower part of the tank and passing through the hollow bottom, monometer ( 7) to control the pressure of the tank installed in the upper part of it spine near the lid, and a handle (8) to move to the place of installation spray attached to the side wall of the container body.

Конкретный пример выполнения. После заправки емкости (1) на 80-85% по объему раствором жидкости для опрыскивания и закрытия крышки, включают нагревательный элемент (6) (нагрев можно производить и с внешней стороны, используя горючее вещество в твердом, жидком и газообразном состоянии), а по манометру (7) осуществляется контроль за давлением в емкости. При достижении давления 0,4-0,5 МПа нагревательный элемент отключается и устройство переносится к месту опрыскивания, открывается запорный клапан (3) на сифонной трубке (4) и содержимое емкости выбрасывается через насадок (5) в виде распыленного мелкодисперсного аэрозоля.A specific example of execution. After filling the tank (1) 80-85% by volume with a solution of liquid for spraying and closing the lid, turn on the heating element (6) (heating can also be done from the outside using a combustible substance in a solid, liquid, and gaseous state), and the pressure gauge (7) monitors the pressure in the tank. When the pressure reaches 0.4-0.5 MPa, the heating element is turned off and the device is transferred to the spraying site, the shut-off valve (3) on the siphon tube (4) opens and the contents of the container are ejected through nozzles (5) in the form of atomized fine aerosol.

Для повышения качества и эффективности распыление жидкости производится через цилиндрический насадок длиной 0,05-0,1 метра и, поскольку давление в емкости остается постоянным до полного вытеснения раствора жидкости, то на выходе из насадка вследствие разности давлений в емкости с жидким раствором и в атмосфере резко увеличивается удельный объем нагретой жидкости и формируется достаточной длины устойчивое облако мелкодисперсного аэрозоля.To improve the quality and efficiency, the liquid is sprayed through cylindrical nozzles 0.05-0.1 meters long and, since the pressure in the tank remains constant until the liquid solution is completely displaced, then at the outlet of the nozzle due to the pressure difference in the tank with the liquid solution and in the atmosphere the specific volume of the heated liquid sharply increases and a stable cloud of fine aerosol is formed of sufficient length.

Для обоснования в предлагаемом изобретении диапазона давлений 0,4-0,5 МПА в герметичной емкости и длины цилиндрического насадка для распыления жидкости в пределах 0,05-0,1 метра был проведен ряд опытов.To justify in the present invention, the pressure range of 0.4-0.5 MPA in a sealed container and the length of the cylindrical nozzle for spraying liquid in the range of 0.05-0.1 meters, a number of experiments were carried out.

Опыты проводились при давлениях в емкости 0,2; 0,3; 0,4; 0,5 и 1,0 МПА с насадками цилиндрической формы длиной 0,03; 0,05; 0,07; 0,1; 0,15 метра. По каждой из указанных величин проводилось по три опыта, результаты которых усреднялись и анализировались. В качестве герметичной емкости использовалась емкость объемом 24 л, в которую при проведении каждого опыта заливали 20 л жидкости (воды). Результаты экспериментального исследования приведены в таблице.The experiments were carried out at pressures in the tank of 0.2; 0.3; 0.4; 0.5 and 1.0 MPA with nozzles of cylindrical shape with a length of 0.03; 0.05; 0.07; 0.1; 0.15 meters. For each of the indicated values, three experiments were carried out, the results of which were averaged and analyzed. As a sealed container, a 24-liter tank was used, in which, during each experiment, 20 liters of liquid (water) were poured. The results of the experimental study are shown in the table.

Анализ результатов, приведенных в таблице, позволил установитьAnalysis of the results given in the table allowed to establish

- Дальность струи и ее температура по длине струи (измерения по ее оси) зависят от давления в емкости и длины насадка. Так при давлениях в емкости 0,2; 0,3; 0,1 МПа и длинах насадков 0,05; 0,07 и 0,1 метра температура в центре струи на расстоянии 1,5 м изменяется на 5°С, а при давлениях 0,4-0,5 МПа при тех же длинах насадков - на 2°С.- The range of the jet and its temperature along the length of the jet (measurements along its axis) depend on the pressure in the vessel and the length of the nozzle. So at pressures in the tank of 0.2; 0.3; 0.1 MPa and nozzle lengths of 0.05; 0.07 and 0.1 meters, the temperature in the center of the jet at a distance of 1.5 m changes by 5 ° C, and at pressures of 0.4-0.5 MPa with the same nozzle lengths - by 2 ° C.

- В диапазоне давлений 0,4-0,5 МПа, указанных в предлагаемом изобретении, для большего давления необходимо использовать длинный насадок (например, 0,1 м), при меньшем - более короткий (0,05 м). При этих условиях форма распыла и температура по длине струи не изменяются. Так, при давлениях 0,4-0,5 МПа и длинах насадков соответственно 0,03 и 0,1 метра, температура в центре струи на расстоянии 1,5 м от выходного сечения насадка составила 72 и 44°С соответственно. Объясняется это тем, что после открытия клапана нагретая до температуры насыщения при данном давлении жидкость впрыскивается в среду с пониженным (атмосферным) давлением. На выходе из клапана, как и в емкости, жидкость стремиться к равновесному состоянию и интенсивно испаряется (т.к. вскипает при пониженном давлении). Так как скорость истечения большая, то не вся жидкость испаряется, а испарившаяся жидкость, соприкасаясь со стенками насадка, конденсируется и снова увлекается струей. Если при этом насадок длинный, то площадь поверхности соприкосновения увеличивается, что приводит к росту жидкой фазы струи и увеличению длины струи и температуры по длине струи, отмеченное выше подтверждается экспериментами для давлений 0,2 и 0,3 МПа. При увеличении давления до 0,1 МПа резко увеличивается паровая фаза и температура даже на расстоянии 3,5 метра от выходного сечения насадка составила: при длине насадка 0,05 м - 46°С; при длине насадка 0,07 м - 48°С и при длине 0,15 м - 50°С.- In the pressure range of 0.4-0.5 MPa specified in the invention, for a larger pressure, it is necessary to use a long nozzle (for example, 0.1 m), with a smaller one a shorter one (0.05 m). Under these conditions, the spray pattern and temperature along the length of the jet do not change. So, at pressures of 0.4-0.5 MPa and nozzle lengths of 0.03 and 0.1 meters, respectively, the temperature in the center of the jet at a distance of 1.5 m from the outlet section of the nozzle was 72 and 44 ° C, respectively. This is explained by the fact that after opening the valve, the liquid heated to saturation temperature at a given pressure is injected into the medium with a reduced (atmospheric) pressure. At the outlet of the valve, as well as in the tank, the liquid tends to an equilibrium state and intensively evaporates (because it boils under reduced pressure). Since the outflow velocity is large, not all of the liquid evaporates, and the vaporized liquid, in contact with the walls of the nozzle, condenses and is again carried away by the jet. If the nozzles are long, the contact surface area increases, which leads to an increase in the liquid phase of the jet and an increase in the length of the jet and temperature along the length of the jet, which was noted above is confirmed by experiments for pressures of 0.2 and 0.3 MPa. When the pressure increases to 0.1 MPa, the vapor phase sharply increases and the temperature even at a distance of 3.5 meters from the outlet section of the nozzle was: with a nozzle length of 0.05 m - 46 ° C; with a nozzle length of 0.07 m - 48 ° C and with a length of 0.15 m - 50 ° C.

- Оптимальной формой насадка является цилиндрическая, т.к. при этом на выходе формируется симметричная и равномерно распределенная поверхность в виде параболы. Испытание других форм насадков (квадратная, треугольная и эллиптическая) показали, что на выходе формируется двухфазная среда также параболического типа, как и в случае цилиндрической, однако наблюдается большая несимметричность и неравномерность распределения фаз по длине струи.- The optimal shape of the nozzle is cylindrical, because at the same time, a symmetrical and uniformly distributed surface in the form of a parabola is formed at the output. Testing of other shapes of nozzles (square, triangular and elliptical) showed that a two-phase medium of the same parabolic type is formed at the outlet, as in the case of a cylindrical one, however, there is a large asymmetry and uneven distribution of phases along the length of the jet.

Формирующаяся на выходе из насадка струя распыленной жидкости позволяет эффективно и качественно опрыскивать цветы, деревья, виноградники и др. с расстояния не менее 1-1,5 метра от объекта опрыскивания.A jet of sprayed liquid formed at the outlet of the nozzle makes it possible to efficiently and efficiently spray flowers, trees, vineyards, etc. from a distance of at least 1-1.5 meters from the spraying object.

Предлагаемое изобретение имеет преимущество по сравнению с аналогичными изобретениями, а именноThe present invention has an advantage over similar inventions, namely

- простота конструкции;- simplicity of design;

- быстрота и многократность использования;- speed and reuse;

- экономичность;- profitability;

- удобство в эксплуатации.- convenience in operation.

Claims

1. A method of spraying liquids, including creating pressure in the free volume of a sealed container, supplying liquid to a sprayer, characterized in that the pressure in the tank is increased to 0.4-0.5 MPa by heating the liquid, and the spraying of the liquid solution reaches the nozzle in the outlet section opening the shut-off valve on the siphon tube due to the pressure difference in the tank and in the atmosphere into which the solution is injected.

2. A device for spraying liquids, including a container with a lid for storing a liquid solution, a siphon tube with a shut-off valve and a spray, characterized in that it further comprises a heating element and nozzles 0.05-0.1 m long.