Modeling a pneumohydraulic sprayer for irrigation and fertigation


Cite item

Full Text

Abstract

The aim of the research was to increase the efficiency of use and the ability to control liquid spraying when creating artificial rain in medium to reduce energy consumption, to increase the reliability of the device for irrigation of crops, which combines additional processing of plants with various technologies for growing them by creating the necessary conditions for the formation of a water-air stream due to substantiation of the structural and geometric design parameters of sprayer. The most common irrigation method called the sprinkling is analyzed. The need to increase the economic efficiency of spray nozzle designs to improve the quality of artificial rain is shown. A fundamentally new scheme of the spraying device for innovative irrigation technologies and a mathematical model for the theoretical and technological substantiation of its main parameters: the diameters of the nozzles of the water and air nozzles, the diameter and length of the mixing chamber, as well as the necessary water and air pressures, are developed. The rationale for the design decisions of the pneumohydraulic sprayer is given. The destruction of the continuity of the liquid in the atomizer is considered taking into account the parameter of its strength during the interaction of heterogeneous phases of water and air. In this case, the air supply for spraying the liquid can be carried out either by force or by ejection. The algorithm for calculating the parameters of the spraying device is executed and works in a spreadsheet (EXCEL or WPS) using the mathematical expressions justified for the main structural and technological parameters of the device. The initial data are the pressure of water р1 and air р2 at the inlet of the sprayer, the required water flow rate G1 and the ejection coefficient u. The calculations take into account the flow coefficients of water and air µ, the gas constant R and the air temperature Т. The calculation results are displayed in EXCEL tables. Based on the results of mathematical modeling of the operation of the pneumohydraulic sprayer there were obtained the graphical dependencies to optimize its technological parameters and design solutions for the development, manufacture of a pneumohydraulic sprayer prototype and its experimental testing to obtain droplets of artificial rain of various sizes during irrigation and fertigation of crops, which will contribute to a successful solution of discussed agroindustrial complex problems.

About the authors

V. P Gorobej

Federal State Budgetary Institution of Science «All-Russian National Scientific Research Institute of Vinegraphy and Wine-making “Magarach”»

Email: magarach@rambler.ru
DSc in Engineering Yalta, Russia

V. Y.U Moskalevich

Academy of Bioresources and Nature Management of V.I. Vernadsky Crimean Federal University

Email: kaf-meh@rambler.ru
PhD in Engineering Agrarnoe, Russia

References

  1. Калашников А.А., Жарков В.А., Джумабеков А.А. и др. Дождевальный аппарат: инновационный патент Республики Казахстан № 26143 // Промышленная собственность. Официальный бюллетень. Изобретения. Полезные модели. 2012. № 19.
  2. Губская У.А. Инновационные технологии устройств создания искусственного дождя // Совместные воды - совместные действия: мат. научно-практического семинара. Симферополь: Крымский научный центр НАНГ Украины и МОН Украины. 2009. С. 31.
  3. Горобей В.П. Устройство для аэрации пульпы при флотации: а.с. № 1748878. СССР. Опубликовано 23.07.92, Бюл. № 27.
  4. Зельдович Я.Б. К теории образования новой фазы. Кавитация // Журн. эксперим. и теорет. физики. 1942. Т. 12. Вып. 11/12. С. 525-538.
  5. Fisher J.C. The fracture of liquids // J. Appl. Fhys. 1948. V. 19. Pp. 1062-1067.
  6. Корнфельд М. Упругость и прочность жидкостей. М.; Л.: Гостехтеориздат, 1951. 107 с.
  7. Флинн Г. Физика акустической кавитации в жидкости // Физическая акустика / под ред. У. Мэзона. Методы и приборы ультразвуковых исследований. М.: Мир, 1967. Т. 1. С. 7-138.
  8. Рой Н.А. Возникновение и протекание ультразвуковой кавитации. Обзор // Акуст. журн. 1957. Т. 3. № 1. С. 3-21.
  9. Сиротюк М.Г. Экспериментальные исследования ультразвуковой кавитации // Физика и техника мощного ультразвука. Мощные ультразвуковые поля / под ред. Л.Д. Розенберга. М.: Наука, 1968. С. 167-220.
  10. Богач А.А., Уткин А.В. Прочность воды при импульсном растяжении // Прикладная механика и техническая физика. 2000. Т. 41. № 4. С. 198-205.
  11. Рубинштейн Ю.Б., Горобей В.П., Шадрин Г.Н., Таримов О.Е. Оценка прочностных свойств пен при флотации угля // Кокс и химия. 1993. № 2. С. 9-12.
  12. Рубинштейн Ю.Б., Горобей В.П., Шадрин Г.Н., Таримов О.Е. Влияние прочностных свойств пен на оптимизацию реагентного режима флотации угля // Кокс и химия. 1993. № 3. С. 10-12.
  13. Кавитация. URL: http://booksite.ru>fulltext/1/001/ 008/057.
  14. Пажи Д.Г., Галустов В.С. Основы техники распыливания жидкостей. М.: Химия. 1984. 254 с.
  15. Соколов Е.Я., Зингер Н.М. Струйные аппараты. М.: Энергоатомиздат, 1989. 352 с.
  16. Горобей В.П. Пневмогидравлический дождеватель: уведомление о положительном результате формальной экспертизы заявки на изобретение. Российская Федерация, заявка № 2019107468,05(014519), реш. 17.04.19.
  17. Справочник конструктора сельскохозяйственных машин. Т. 2. / под ред. инж. А.В. Красниченко. М.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1961. 862 с.
  18. Левицкий Н.И. Теория механизмов и машин. М.: Наука, 1990. 592 с.
  19. Каннингэм П.Г., Допкин Р.Ж. Длина участка разрушения струи и смешивающей горловины жидкоструйного насоса для перекачки газа. Теоретические основы инженерных расчетов. М.: Мир, 1974. № 3. С. 128-141.
  20. Исаев А.И., Майрович Ю.И., Сафарбаков А.М., Ходацкий С.А. Влияние геометрических характеристик завихрителя на вихревую структуру потока в импульсной камере сгорания // Труды МАИ. Выпуск № 88. URL: www.mai.ru/science/trudy/.
  21. Лаптев А.Г., Николаев Н.А., Башаров М.М. Методы интенсификации и моделирования тепломассообменных процессов: учебно-справочное пособие. М.: «Теплотехник». 2011. 335 с.
  22. Абезин В.Г., Семененко С.Я., Скрипкин Д.В., Беспалов А.Г. Разработка и обоснование конструкции дождевателя для мобильных дождевальных машин // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса. 2015. № 1 (37). С. 1-5.
  23. Скобельцын Ю.А., Гумбаров А.Д., Сенчуков Г.А. и др. Мелкодисперсное дождевание сельскохозяйственных культур: учебное пособие. Краснодар: КСХИ. 1990. 126 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2020 Gorobej V.P., Moskalevich V.Y.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».