Сельское хозяйство/2
Ассистент Сидоренко И.Д.
Южный филиал Национального университета биоресурсов и
природопользования Украины «Крымский агротехнеологический университет»
Влияние угла установки лопастей крыльчатки на мощность, потребляемую
вращающимся распылителем
Для современных промышленных растениеводческих
хозяйств Украины одним из прогрессивных методов химической защиты
сельскохозяйственных культур является аэрозольная обработка. Применение этого
способа гарантирует наиболее равномерное покрытие обрабатываемой поверхности и
позволяет снизить расход раствора пестицида, уменьшить негативное влияние на
окружающую среду.
Качественное выполнение аэрозольной обработки
растений возможно при использовании современных средств механизации, основным
узлом которых являются распылители.
В АР Крым сотрудниками НПСП «Наука» был создан
экспериментальный аэрозольный генератор. На этом агрегате применялся базовый
распылитель. Лопасти его крыльчатки были жёстко закреплены под углом γ=45°. При этом распылитель всё
время вращался с максимальной частотой nТ=6000 мин-1.
Поэтому не было возможности настроить базовый распылитель на необходимый режим
работы, что приводило к повышенным энергозатратам.
Цель проведения исследований – изучить влияние
угла установки лопастей крыльчатки на мощность, потребляемую вращающимся
распылителем.
Для достижения поставленной цели необходимо:
-
проанализировать существующую методику расчёта энергозатрат на привод
вращающегося распылителя;
- изучить теорию воздействия воздушного потока
на крыльчатку;
-
установить взаимосвязь между углом установки лопастей крыльчатки и мощностью,
потребляемой вращающимся распылителем.
В основу предлагаемой методики расчёта
энергозатрат на привод вращающегося распылителя положена существующая формула
[1]:
(1)
где QВ - подача воздуха (расход),
м3/с;
ρВ
– плотность воздуха, кг/м3;
RТ
– радиус тарелок, м;
ω
- угловая скорость вращения распылителя:
(2)
В формуле (2) nК – количество оборотов распылителя в мин-1.
В аэрозольном генераторе АГВ-600 крыльчатка
распылителя приводится во вращение воздушным потоком, создаваемым вентилятором.
Поэтому её принцип действия идентичен рабочему процессу ветроколеса.
Влияние угла набегания воздушного
потока на крыльчатку φ на число оборотов распылителя nК описывается формулой:
(3)
где С – скорость воздушного потока, м/с;
RК
– радиус крыльчатки, м;
φ
– угол набегания воздушного потока на крыльчатку, равный сумме угла атаки α и угла установки лопастей γ [3]:
(4)
В уравнении (3) R – радиус сечения крыльчатки от втулки до кончиков лопастей. В
результате анализа существующей информации по теории ветрогенератора было
установлено, что наилучшие показатели работы лопастного колеса обеспечивается
при R=0,75RК [2]. Поэтому для
крыльчатки распылителя аэрозольного генератора АГВ-600 R=0,1RК=0,65 м.
Скорость набегания воздуха на крыльчатку
рассчитывается по формуле:
(5)
Подставив в уравнение (3) выражения (4) и (5),
выведем формулу для определения
мощности на привод крыльчатки вращающегося распылителя:
(6)
Результаты расчётов показали, количество
оборотов распылителя равно nТ=8000,
7000, 6000 мин-1 при углах установки лопастей крыльчатки
соответственно γ=28º, 31°,
36º.
Значения мощности Р на привод вращающегося распылителя при различном угле набегания
воздуха на крыльчатку φ занесены
в таблицу 1.
Таблица 1
Энергозатраты на
привод распылителя Р при различном
угле набегания воздуха на лопасти крыльчатки φ
|
Угол набегания воздуха на лопасти крыльчатки φ, град |
Энергозатраты на привод распылителя Р,
Вт |
|
33 |
0,39 |
|
36 |
0,43 |
|
41 |
0,49 |
В результате
исследований установлено, что угол установки лопастей крыльчатки оказывает
прямое влияние на мощность, потребляемую вращающимся распылителем: при меньшем
угле набегания воздуха на рабочее колесо φ=33º обеспечивается
максимальное число оборотов распылителя nТ=8000
мин-1 и минимальные энергозатраты Р=0,39 Вт.
Литература:
1. Дунский В.Ф. Монодисперсные аэрозоли. - М.: Наука, 1975. - 191 с.
2. Пигот Х.
Расчёт лопастей для ветряков [Электронный ресурс]. - Режим доступа: rosinmn.ru›vetro/bladeDesing/bladeDesign.htm
3. Розин М.Н. Об оптимальном угле атаки пропеллерного ветряка [Электронный
ресурс]. - Режим доступа: rosinmn.ru/vetro/optim_alfa/alfa.htm.