Поверхностное напыление жидких комплексных удобрений способом распыливания и обоснование параметров рабочих органов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат технических наук Карташевич, Сергей Михайлович

• Карташевич, Сергей Михайлович
• кандидат технических наук
• 1984

Оглавление диссертации кандидат технических наук Карташевич, Сергей Михайлович

ВВЕДЕНИЕ.

I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Физико-механические характеристики жидких комплексных удобрений (ЖУ)

1.2. Современное состояние и перспективы развития производства и применения ЖУ.

1.3. Способы распиливания жидкостей. Общие сведения о распиливающих устройствах и требования, предъявляемые к ним при внесении ЖУ

1.4. Процессы распиливания жидкостей и состояние экспериментально-теоретических вопросов исследования распылителей. Цель и задачи исследований

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ К ОБОСНОВАН!® РАБОЧИХ ОРГАНОВ ДЛЯ ВНЕСЕНИЯ ЖУ.

2.1. Исследование движения капель распыления УЖУ под воздействием ветра при поверхностном внесении удобрений в почву.

2.2. Распределение жидких комплексных удобрений плоскоструйными распылителями

2.3. Вероятностно-статистическое исследование процесса распыяивания жидкости.

3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИИ, ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА

3.1. Постановка вопроса

3.2. Методика экспериментальных исследований.

3.3. Экспериментальная установка и измерительная аппаратура.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

4.1. Планирование эксперимента

4.1.1.Выбор плана эксперимента.•

4.1.2.Составление матрицы плана многофакторного эксперимента 4.1.3.Оценка воспроизводимости опытов и адекватности полученной модели

4.2. Определение гидравлических характеристик распылителей плоскоструйного типа и качественных показателей их работы

4.3. Определение дисперсности распиливания . . . III

5. ЛАБ0РАТ0РН0-П0ЛЕВЫЕ ИСПЫТАНИЯ И ОБОБЩЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ.

5.1. Лабораторно-полевые испытания щелевых распылителей плоскоструйного типа

5.2. Методика расчета щелевого распылителя плоскоструйного типа.

6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ И РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

6.1. Экономическая эффективность машины для поверхностного внесения жидких комплексных удобрений

6.2. Реализация результатов исследований

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Поверхностное напыление жидких комплексных удобрений способом распыливания и обоснование параметров рабочих органов»

Важнейшим фактором интенсификации сельскохозяйственного производства в современных условиях является его химизация, в частности широкое применение минеральных удобрений.

Отечественный и зарубежный опыт показывает, что около половины прироста урожая достигается за счет применения минеральных удобрений.

Продовольственной Программой СССР предусматривается дальнейшее увеличение выпуска и потребления удобрений, а именно: "Обеспечить поставку сельскому хозяйству минеральных удобрений в 1985 году в количестве 26,5 млн,тонн и в 1990 году - 30. 32 млн.тонн /е пересчете на 100-процентное содержание питательных веществ/". /I/ Производство высококонцентрированных и сложных удобрений к 1990 году составит не менее 90 процентов общего выпуска. Расширяется производство жидких комплексных удобрений /ЖКУ/, как одной из наиболее экономичных и перспективных форм удобрений.

Стоимость этих удобрений ниже стоимости эквивалентного состава твердых туков. В отличие от сухих все ЖКУ растворимы в воде. Отсутствие в них свободного аммиака позволяет вносить их по поверхности поля с последующей заделкой почвообрабатывающими машинами. ЖКУ совместимы с большинством ядохимикатов и могут быть внесены ео время вегетации культур.

Вместе с тем, ЖКУ обладают повышенной вязкостью и коррозийной агрессивностью. Эти факторы в некоторой степени затрудняют процесс внесения удобрений в виду повышенной вероятности забивания рабочих органов. На изготовление последних требуется коррозийно-стойкие материалы.

Несмотря на это, благодаря целому ряду перечисленных преимуществ и высокой эффективности }ЖУ получают все большее распространение. Однако рабочие органы зарубежных и отечественных машин по внесению ЖКУ далеки от совершенства, не обеспечивают надежности выполнения технологического процесса и качества распределения удобрений.

В связи с этим целью данной диссертационной работы, в научно-техническом плане представляющей собой один из этапов комплексной программы по созданию машин для химизации сельского хозяйства, явилось экспериментально-теоретическое исследование процесса поверхностного внесения ЖКУ плоскоструйными рабочими органами и оптимизация их параметров.

В диссертации освещены: физико-механические свойства ЖКУ, перспективы развития их производства и применения; способы распиливания жидкостей и состояние экспериментально-теоретических вопросов исследования распиливающих устройств; экспериментально-теоретическое обоснование типа рабочего органа для внесения ЖКУ и его конструктивно-технологических параметров; программа и методика исследований, применение теории планирования многофакторного эксперимента к исследованию распылителей, методы и средства экспериментальных исследований; результаты лабораторно-полевых испытаний, производственной проверки и экономическая эффективность макетного образца машины для поверхностного внесения ЖКУ.

На защиту выносятся следующие новые результаты теоретического, научно-методического и практического плана: аналитические зависимости для определения величины сноса ветровым потоком капель распыливаемого агента и распределения последнего по ширине захвата распылителя с учетом сопротивления еоздушной среды и массы жидкости; вероятностно-статистическая модель процесса распиливания, учитывающая режим распиливания и физико-механические свойства жидкости; методика экспериментального определения закона распределения и дисперсности распиливаемой жидкости; методика расчета геометрических и технологических параметров щелевого распылителя плоскоструйного типа; макет на базе разбрасывателя РЖТ-8,0 штангового опрыскивателя для внесения ЖУ.

Б работе экспериментально подтверждены теоретические выводы о распределении и дисперсности распыливаемых удобрений плоскоструйным распылителем. Выполнена оптимизация параметров и режима работы штангового рабочего органа, дана оценка экономической эффективности. По результатам исследований разработана конструкция машины, которая Госкомитетом Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий признана изобретением.

Работа выполнена в лабораториях ЦНИИМЭСХ Нечерноземной зоны СССР механизации внесения минеральных удобрений и мелиорантов, механизации применения средств защиты растений, сотрудникам которых выражаю благодарность за помощь при создании установки и проведении лабораторно-полевых исследований.

Заслуженному деятелю науки и техники БССР, члену-корреспонденту БАСХНШ1, доктору технических наук, профессору С.И.Назарову выражаю глубочайшую признательность и благодарность за научное руководство диссертационной работой.

I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства механизации сельского хозяйства», Карташевич, Сергей Михайлович

ВЫВОДЫ

1.Получено равнение для определения величины сноса распиливаемых удобрений ветровым потоком, учитывающее вес диспергируемого агента с сопротивление воздушной среды. Установлено, что в факеле распыла должны преобладать капли размером 2' 10""^. .5*10 ^м.

2.Выведена аналитическая зависимость, описывающая распределение ЖКУ плоскоструйными распылителями по ширине захвата рабочего органа с учетом сопротивления воздушной среды и физико-механических свойств удобрений, его конструктивных параметров.Построенная, согласно расчетов эпюра распределения близка к треугольной.

3.Разработана вероятностная модель процесса распиливания, учитывающая режим распиливания (давление, коэффициент расхода) и физико-механические свойства жидкости. Дисперсность распиливания при давлении 0,1.0,2 ыПа составляет 3*10"^.5*10 м*

4.В результате реализации плана много^акторного эксперимента определено влияние геометрических параметров и режима работы на гидравлические характеристики распылителя: расход (коэффициент расхода) и корневой угол факела распыла. Область оптимально-допустимых значений составляет: давления 0,15.0,25 мПа, ширины секторной щели I,5'10~3.2,5'10~^ м, угла раскрытия щели 100°.180°.Эпюры распределения ЖКУ по ширине захвата распылителя подтверждают правомерность теоретических расчетов.

5.Разработана конструкция и произведена оптимизация параметров щелевого распылителя плоекоструйного типа, а также - машина для поверхностного внесения ЗКУ, которая Госкомитетом Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий признана изобретением.

6.Экспериментальное определение дисперсности распиливания произведено методом улавливания капель ЯКУ иммесиопной средой и последующим микрофотографированием. Среднеобъемный диаметр капель при давлении 0,15. 0,30 МпА составил 4 'Ю-^ м, что удовлетворительно согласуется с расчетными данными.

7.В результате лабораторно-полевих испытаний и производственной проверки подтверждено высокое качество распределения ЖКУ опытными распылителями, а именно: поперечная неравномерность составила 8,0 процентов, продольная - 6,7 процента.

8.Экономическая эффективность машины РНТ-8 Ш для повеохност-ного внесения ЖКУ составила 14,5 тыс.рублей в год.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Карташевич, Сергей Михайлович, 1984 год

1. Продовольственная Программа СССР на период до 1.S0 года и -меры по ее реализации. Материалы майского Пленума ЦК КПСС 1982 года. - М.: Правда, 1982. - НО с.

2. Кочетков Б.Н. Производство жидких комплексных удобрений. -М.: Химия, 1978. 240 с.

3. Ципина З.И. и др. Экономика производства минеральных удобрений. М.: Химия, 1975. - 2с0 с.

4. Дитякин Ю.Ф. и др. Распиливание жидкостей. М.: Машиностроение, 1977. - 207 с.

5. Пажи Д.Г., Галустов Е.С. Распылители жидкостей. М.: Химия, 1979. - 216 с.

6. Экнодиосянп O.K. Физические основы ультразвуковой технологии. -М.: 'Наука, 1970. о 339.

7. Бородин В.А. и др. Распыливение жидкостей. М.: Машиностроение, 1967. - 203 с.

8. Прахов А.Б. В кн.: Регулирование авиационных двигателей, вып. 20, 1955. - с.46.

9. Гельперин Н.И. и др. Химическое и нептяное машиностроение, 1972, ¥ II. с.15.

10. Паневин И.Г. О распределении жидкости в факеле форсунки со сталкивающимися струями. Б кн.: Рабочие процессы в тепловых двигательных установках. - Ы.: Оборонгиз, 1960. - с.72.64 /Труды МАИ, вып.119/.

11. УиемДолЛ Ж; №и>6гк. Х4. У ^¿^¿У и/ит.

12. Янишевский Ф.Б. и др. Вопросы экономической эффективности производства и применения жидких азотных и комплексных удобрений. М.: НИИТЗхим, 1974. - с.6.32.

13. Вебер К. Распад струи жидкости. В сб. "Двигатели внутреннего сгорания", т.1. - М.:-Л.: ОНТИ, 1936.

14. Лышевский A.C. Об устойчивости и распаде полой струи вязкой жидкости, движущейся с малыми скоростями. "Известия вузов. Энергетика", 1958, Ii'-- 3. - с.428.

15. Лышевский A.C. 0 влиянии окружающей среды на распад полой струи жидкости. "Известия вузов. Энергетика", 1958, !г 6. -с. 695.712.

16. Клячко Л.А. К теории дробления капли потоком газа. "Инженерный журнал АН СССР", т.Ш, 1963, t 3. - с. 554.557.

17. Волынский М.С. 0 дроблении капель жидкости в потоке воздуха. -"ДАН СССР", 1948, т.6„, С 3. с. 301.304.

18. HOAUjJUl JYioMii i. Л. JH^UKitUudifTL ¿¿pcotf d/iofdkfe in, ä- (итмгс^ллге, — cfredtn-H^t, -2bicrnat fawisuce. erf fcf ¿uul Жг^ Üba^tgfu/ux. Ji<372} inrt.JSj jTe, p .

19. ГельФанд Б.Е. и др. Особенности разрушения капли вязкой жидкости в ударных волнах. "Инженерно-Физический журнал", 1973, т.25, 1Ф 3. - с. 56. .61.

20. Гелыганд Б.Е., Губин С.А., Кочерко С.М. Разрушение капли жидкости в потоке за ударной волной с треугольным профилем изменения скорости газа. "ИзБестия АН СССР. Механика жидкости и газа", 1973, т.25, if 5. - с. 127. 129.

21. ГельФанд Б.Е., Губин С.А., Кочерко С.М. Разновидности дробления капель в ударных волнах и их характеристики. "Инженерно-Физический журнал", 1974, т.27, !'» I.-c. III.ИЗ.

22. Петрусевич А.И. Математическое моделирование распределения ядохимикатов по ширине захвата полевого штангового опрыскивателя при испытаниях. Е кн. "Новое в методах испытаний тракторов и сельскохозяйственных машин". Бып.УП., p.I. М. I960. -с. 150.156.

23. Шиорин К.С. Изучение свойства, вещества по однократному рассеянию Теоретические и прикладные проблемы рассеяния света. Минск, 1971. - с. 466.

24. Базаров С.М., Нахман 10.В. Оптический зонд, для исследования жидкой фазы влажного пара. "Труды цКТМ", JI., 1966, вып. 65.-с.63.

25. VML sf 'J^uuvntaL ¿¿ли* mea^efumon£& llUng ¿t -¿^иЛЛЯССЛ'и^Ж . — JJffte, p. Ш.4М.

26. J Ти&ёгеС ец, Фимл^бсгня. —л, Тглиллебсы* ^ -Ыи. " /976, /9,р. 6*4. 656.

27. ЮЫ&т I. У. ъси&мЛ $фш£ьс/ ъсблмйь " > /964, тго£. -У 5, р. 4Я/.499.

28. Н.С.Лепехин, И.Н.Белецкий, К.С.Калабина. Распределение капель распыленной жидкости по высоте сносимого облака при наземном и авиационном опрыскивании. Бюллетень БНМИЗР !г 44, Л., 1976. - с.45.50.

29. Н.С.Лепехин, И.Н.Белецкий, К.С.Калабина. Осаждение распыленной жидкости за пределами ширины захвата при наземном опрыскивании. Бюллетень ЕНИЙЗР Г 44, Л., 1976. - с. 96.104.

30. Карташевич С.М. Распределение ЖКУ плоскоструйными распылителями. Механизация подготовки и внесения минеральных, органических удобрений и средств зашиты растений. /Вопросы с.-х. механики/. Мн.: ЦНИШЗСХ Нечерноземной зоны СССР, 1963.с.77.

31. Воронков К.М. Курс теоретической механики. М.: Физмгтиздат,1961. 596 с.

32. Кравцов М.В. Гидравлика зернистых материалов. Минск.: Наука и техника, I960. с.29.

33. В.А.Кострюков. Основы гидравлики и аэродинамики. М.: Высшая школа, 1975. с.162.

34. Л.Г.Лойцянский. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1976. -с.406.

35. Z&frfiA в. ¿.j tyifvteul в, Я. of /uiUisA

36. J3 %J. buf. aMw. "j tff} Se-itO.

37. А.Ф.Вермент. Краткий курс математического анализа. М.: Физматиздат, 1963. 664 с.

38. В.А.Новичихин. Рациональный закон сопротивления среды в теории свободного движения тела. В кн. Земледельческая механика. М.: Машиностроение, т.ХШ. - с.301.

39. Волков В.А. Приближенный расчет движения тел в сопротивляющейся среде. Труды ВКСХОМ, вып.24. М.: ЦБТИ тракторного и сельскохозяйственного машиностроения, 1959. 17 с.

40. Колмогоров А.К. С лагорисмически-нормальном законе распределения частиц при дроблении. ДАН СССР, 1949, т.ХУ1, Г;° 5. с.56.

41. Ю.Б.Румер, М.Ш.Рыбкин. Термодинамика. Статистическая физика и кинетика. М.: Наука, 1977. с.276.

42. Ф.Рейсп. Статистическая физика. М.: Наука, 1977. с.351.

43. Е.С.Вентцель, JI.А.Овчаров. Теория вероятностей. М.: Наука, 1973. 368 с.

44. Яворский Б.М., Детлао A.A. Справочник по физике. М.: Наука, I960. с.146.

45. Справочник химика, т.1. Л. М.: Химиздат, 1962. - с.557.

46. Ребиндер П.А. Физико-химическая механика. М.: Знание, 1958. -64 с.

47. Лышевский A.C. Распиливание топлива в судовых дизелях. Л.: • Судостроение, 1976. с.221.

48. Ф.С.Новик. Математические методы планирования экспериментов в металловедении. /Раздел: Выбор параметров оптимизации и гак-торов/. М.: МИСиС, 1979. 96 с.

49. Б.А.Ивоботенко, Н.Ш.Ильинский, И.П.Копылов. Планирование эксперимента в электромеханике. М.: Энергия, 1975. 184 с.

50. Е.З.Рабинович. Гидравлика. М.: Недра, 1977. с.184.

51. И.Л.Повх. Техническая гидромеханика. Л.: Машиностроение, 1976.-с.182.

52. Кукта Г.М. Испытания сельскохозяйственных машин. М.: Машиностроение, 1964. с.12.

53. Г.Шеффе. Дисперсионный анализ. М.: Наука, I960. 512 с.

54. Маневич Ш.С. Простейшие статистические методы анализа результатов наблюдений и планирования экспериментов. Казанский сельскохозяйственный институт им.Горького. Казань.: 1970.- с.10.

55. Налимов Б.В., Чернова H.A. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. М.: Наука, 1965. 340 с.

56. Н.Джонсон, Ф.Лион. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. Перевод с англ. М.: Мир, 1981. с.134.

57. Адлер Ю.П. Введение в планирование эксперимента. М.: Металлургия, 1969. 158 с.

58. Еукевич К.И. Оценка эффективности сельскохозяйственных машин и технологии. Механизация и электрификация в социалистическом сельском хозяйстве, IS6I, г 6. с.4.5.

59. Агротехнические требования не машину полевую высокой проходимости со сменными агрегатами типа МВУ-30. Утв. МСХ и Госком-сельхозтехникой СССР С1.07.61 г.

60. Ластовцев A.M. Опенка дисперсности распыленной жидкости. -Труды МИХМ, 1950, ¡9 2 /10/. с.З.

61. Шершабов И.В. Некоторые элементы методики определения дисперсности распиливания жидких препаратов. Защита растений, 1962,с.35. .об.

62. Леончик В.И., Маякин В.П. Измерения в дисперсных потоках:. М.: Энергия, 1971. с.88.

63. Испытания сельскохозяйственной техники. Машины для внесения минеральных удобрений, известковых материалов и гипса. /Программа и методы испытаний/. М.: В/О "Союзсельхозтехника", 1976. 73 с.

64. Выгодский М.Я. Справочник по элементарной математике. М.: Наука, 1979. 336 с.

65. Каплан И.Г. К выбору критериев оценки качества при работе с удобрениями. В сб. научных трудов ЩИИМЗСХ. "Механизация земледелия и животноводства". Минск: 1962. - с.10.

66. Экономика использования удобрений. Под редакцией д-ра экон. наук, проф.Баранова Н.Н. М.: Колос, 1974. 319 с.

67. Нормативно-справочный материал для экономической оценки сельскохозяйственной техники. Справочное приложение к ГОСТ 2372879-23730-79, ЦНИИТЗИ, 1980. 126 с.

68. Нормативы затрат на доставку, хранение, подготовку и внесение е почву удобрений и мелиорантов. М.:, 1979. 15? с.