Russian Federation
Kazan, Kazan, Russian Federation
Russian Federation
Russian Federation
UDK 62 Инженерное дело. Техника в целом. Транспорт
GRNTI 68.85 Механизация и электрификация сельского хозяйства
The presence of a surface characteristic of a liquid, when passing through which the density of a substance changes stepwise, determines a number of its properties. Liquid particles located in a layer immediately adjacent to the surface are in a state different from the state in their thickness. This difference is due to the peculiarity of molecular interaction. So, to move a molecule from the thickness of the surface to the surface, it is necessary to spend some work. This causes an increase in the power of equipment for protecting farm animals from diseases and pests, as well as an additional consumption of disinfectant liquid. In this work, material is given on the methodology and technical support of protection systems. The patterns of movement of droplets of working solutions of disinfectants in the spray torch and their effects on the treated surface are investigated. Ways to increase the effectiveness of disinfection are identified. The effectiveness of the use of disinfectants can be determined by two main criteria: physical measurements of the coating density (in the form of the number of drops per unit area, pcs. ∙ m2) and volumetric mass deposition rate (l · m2) on the treated surface of the object; biological assessment is carried out in order to determine the degree of reduction in the number of harmful objects (fungal and infectious diseases) or damage in the treated area. The relationship between physical and biological methods for assessing the effect of disinfectants on the irrigated surface is not simple, since the processing efficiency depends on many factors: droplet size; working fluid flow rates; drug concentration; retention of droplets on the target; temperature, humidity and environmental mobility, etc.
disinfection, coating density, coating degree, nozzle, droplet size, dispersion class, effective droplet size
Анализ тенденций развития и совершенствования способов ведения современного животноводства показывает, что повышение качества производимой продукции невозможно без применения средств химической защиты. Однако, использование дезинфицирующих средств при несовершенстве технологий и технических средств, а также несоблюдении зоотехнических требований приводит к избыточному накоплению их в животноводческих помещениях и на рабочих поверхностях оборудования, что влечет за собой загрязнение не только производимой продукции, но и окружающей среды [1].
Эффективность применения дезинфицирующих средств зависит от качества выполнения технологического процесса, определяемого равномерностью распределения препарата по обрабатываемой поверхности, дисперсностью факела распыла, густотой покрытия обрабатываемой поверхности, которые, главным образом, определяются состоянием и эксплуатацией технических средств диспергирования дезинфектантов. Поэтому исследование, разработка технологий и средств механизации, позволяющих качественно и с наименьшими потерями выполнить технологические операции дезинфекции животноводческих помещений и оборудования, является важной задачей [2].
Условия, материалы и методы исследований. Объектом исследования являются физические процессы распыливания дезинфицирующей жидкости на обрабатываемую поверхность.
При распыливании жидкости форсунками чаще всего образуется полидисперсная система капель. Поэтому объем дезинфицирующей жидкости, выраженный числом капель и степенью диспергирования этого объема, несет элементарную частицу биоцидной энергии в направлении обрабатываемой поверхности. Для эффективного применения дезинфицирующих аэрозолей необходимо получать равнозначные по размеру капли для орошения обрабатываемой поверхности, с целью снижения расхода и увеличения действенности препарата для достижения конечного эффекта [3].
Наиболее прогрессивным методом повышения эффективности дезинфекции является дробление жидкости до состояния аэрозолей и распределение мелких частиц по обрабатываемому объекту [4].
Мелкие частицы из-за малых размеров и веса длительно остаются во взвешенном состоянии. Время «зависания» таких частиц на несколько часов дольше, чем при обычном крупнокапельном орошении, кроме того, мелкодисперсные частицы рабочего раствора распределяются равномернее, площадь взаимодействия препарата и целевых объектов (насекомых, бактерий и др.) увеличивается.
С уменьшением расхода дорогостоящих дезинфицирующих средств, при использовании технологии аэрозольного распыления, получают не только экономию материальных средств, но и увеличивают эффективность защитных мероприятий.
Биологические эксперименты показали, что оптимальная активность различных классов химикатов достигается при распылении их частицами определённых размеров. Рекомендуемые размеры частиц для эффективной аэрозольной обработки: дезинфекция – 50…100 микрон; дезинсекция – 10…50 микрон; дезодорация – 10…20 микрон; аэрозольная обработка с увлажнением – 30…80 микрон [5].
По величине диаметра и числу капель в единице объема их условно можно подразделить на классы дисперсности (табл. 1).
Эффективный размер частиц при аэрозольной обработке от 10 до 100 микрон. Однако такие капли сдуваются ветром. Опытами установлено, что на объекте обработки лучше осаждаются и удерживаются капли диаметром 100…360 мкм. Капли данного класса дисперсности обладают оптимальной концентрацией применительно ко всем дезинфицирующим средствам. Если дрейф частичек с ветром полезен и в помещениях применяются капли меньшего размера [5].
Факторами, влияющими на эффективность обработки генераторами тумана на открытом воздухе и в помещении, также являются: скорость ветра и конфигурация объекта, атмосферная влажность, тип дезинфицирующего раствора, вид обработки, время экспозиции, температура воздуха в помещении, обрабатываемой поверхности и дезинфицирующего раствора.
Поэтому диаметры диспергируемых капель положены в основу расчета биологической эффективности препарата, норм расхода рабочей жидкости заданной концентрации, а также оценки качества обработки по густоте и степени покрытия обработанной поверхности.
Дисперсность капель определяется геометрическими характеристиками распылителя и давлением в системе распылителя [6]. Однако при любом сочетании этих факторов (в пределах заданных технологических условий на распыление) границы классов дисперсности практически не меняются. Это подтверждается многочисленными экспериментальными исследованиями по дроблению потока жидкости на капли современными распылителями как отечественного, так и зарубежного производства. Поэтому расчеты качественных показателей распыления по средним данным классов дисперсности капель будут соответствовать реальным (с учетом допустимого отклонения расхода жидкости от заданной нормы на единицу обрабатываемой поверхности ±10% и допустимом отклонении расхода жидкости через распылитель ±5%) [7,8].
1. Kashapov I.I. Energosberezhenie i energoeffektivnost. Perspektivy razvitiya v Rossii i mire. // Agrarnaya nauka XXI veka. Aktualnye issledovaniya i perspektivy. Trudy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii. (Energy saving and energy efficiency. Development prospects in Russia and the World. / I.I. Kashapov, A.A. Mustafin, B.G. Ziganshin, R.R. Lukmanov, N.A. Korsakov // Agrarian science of the XXI century. Actual research and prospects. Proceedings of the international scientific and practical conference). - Saratov, Saratov State Agrarian University, 2015. - Saratov, FGBOU VO Saratovskiy GAU, 2015. - P. 175-181.
2. Ivanov B.L. Theory of spraying liquids with nozzles. [Teoriya raspylivaniya zhidkosti forsunkami]. / B.L. Ivanov, B.G. Ziganshin, R.F. Sharafeev, I.R. Sagbiev// Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - The herald of Kazan State Agrarian University. 2019. Vol. 14. № 2 (53). P. 95-99.
3. Ivanov B.L. Disinfection of industrial premises and equipment. [Dezinfektsiya proizvodstvennykh pomescheniy i oborudovaniya]. / B.L. Ivanov, A.I. Rudakov, N.Kh. Zinnatullin, M.A. Lushnov // Vestnik Tekhnologicheskogo universiteta. - The Herald of the Technological University. 2017. Vol. 20. № 21. P. 130-133.
4. Bochenin Yu.I. Aerosols in the prevention of infectious diseases of farm animals. [Aerozoli v profilaktike infektsionnykh zabolevaniy selskokhozyaystvennykh zhivotnykh]. / Yu.I. Bochenin and others. // Veterinarnyy konsultant. - Veterinary consultant. - 2004. - № 23-24. - P. 10-18.
5. Birman B.Ya. Metodicheskie rekomendatsii po aerozolnoy dezinfektsii ptitsevodcheskikh pomescheniy. [Guidelines for aerosol disinfection of poultry facilities]. / B.Ya. Birman, D.G. Gotovskiy, - Minsk, RNIIUP “IEV im. S.N. Vyshelesskogo”, 2007. - P.56.
6. Simakov N.N. Krizis soprotivleniya kapel pri perekhodnykh chislakh Reynoldsa v turbulentnom dvukhfaznom potoke fakela raspyla mekhanicheskoy forsunki. [Drop resistance crisis at transition Reynolds numbers in a turbulent two-phase stream of a spray of a mechanical nozzle]. // ZhTF. 2004. - Vol. 74, issue 2. P. 46-50.
7. Han Z., Parrish E., Farrell P.Y., Reitz R.D. Modeling atomization processes of pressure-swirl hollow-cone fuel sprays // Atom. Sprays. 1997. - Vol. 7. - P. 663-684.
8. Vasilev A.Yu. Fizicheskie osobennosti drobleniya zhidkostey razlichnymi sposobami raspylivaniya. [Physical features of liquid crushing by various spraying methods]. / A.Yu. Vasilev, A.I. Mayorova // TVT, 2014, Vol. 52, issue 2, P. 261-270.
9. Gordeenko O.V. Metodika inzhenernogo rascheta kinematicheskikh parametrov dvizheniya kapel rabochego rastvora pestitsidov s uchetom sil soprotivleniya vozdushnoy sredy. // Modernizatsiya selskokhozyaystvennogo proizvodstva na baze innovatsionnykh mashinnykh tekhnologiy i avtomatizirovannykh sistem: sb. dokladov XII Mezhdunar. nauch.-tekhn. konf., Vseros. nauch.issled. in-t mekh. sel. khoz-va. (The technique of engineering calculation of the kinematic parameters of the movement of droplets of the working solution of pesticides, taking into account the resistance forces of the air. / O.V. Gordeenko and others. // Modernization of agricultural production based on innovative machine technologies and automated systems: Collection of reports of XII International scientific and technical conference, All-Russian Research Institute of Agriculture). - Uglich, - 2012. - Part 1. - P. 344-351.
10. Kruk I.S. Obosnovanie kinematicheskikh i konstruktivnykh parametrov opryskivateley obemnogo deystviya. // Innovatsionnye tekhnologii v proizvodstve selskokhozyaystvennoy produktsii: sb. nauch. statey Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. (Justification of the kinematic and design parameters of volumetric sprayers. / I.S. Kruk and others // Innovative technologies in agricultural production: Collection of reports International scientific and technical conference). - Minsk, - 2015. P. 153-159.
11. Smirnov A.M. Disinfection as a measure of prevention and elimination of infectious diseases. [Dezinfektsiya kak mera profilaktiki i likvidatsii infektsionnykh bolezney]. / A.M. Smirnov, N.I. Popov // Veterinariya i kormlenie. - Veterinary medicine and feeding. №4. - 2005. - P. 24-27.
12. Patent na poleznuyu model RF №119264 “Pnevmaticheskiy raspylitel”. [Pneumatic spray]. Ivanov B.L., Lushnov M.A., Markin O.Yu., Nafikov I.R., Rudakov A.I. // Applied 28.02.2012; published 28.08.2012. Bul. №23.
13. Patent na poleznuyu model RF №123475 “Struynyy raspylitel zhidkostey”. [Inkjet liquid spray]. Ivanov B.L., Lushnov M.A., Markin O.Yu., Nafikov I.R., Rudakov A.I. // Applied 28.02.2012; published 27.12.2012; Bul. №36.
14. Abdelfattakh A.Kh. Study of some parameters of drip irrigation by hydraulic assessment of droppers. [Issledovanie nekotorykh parametrov kapelnogo orosheniya putem gidravlicheskoy otsenki kapelnits]. / A.Kh. Abdelfattakh, B.L. Ivanov, B.G. Ziganshin // Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - The herald of Kazan State Agrarian University. 2019. Vol. 14. № 2 (53). P. 72-76.
