喷雾图案的斑点喷雾器

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关于Tom Wolf (Nozzle_Guy)

Tom Wolf总部位于SK的萨斯卡通,在喷涂业务方面有33年的研究经验。他在曼尼托巴大学获得植物科学学士学位(1987年)和硕士学位(1991年),并在俄亥俄州立大学获得农学博士学位(1996年)。Tom专注于以研究为基础的实用建议,以提高生产者的效率。

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定点喷洒有望大幅减少除草剂的使用。来自Green-on-Brown (GoB)喷雾剂的数据表明,根据杂草密度和所采用的系统,至少可以节省50%到90%。这些节约意义重大。但系统性能取决于喷嘴的选择,甚至比广播喷涂。问题是什么?

模式宽度

斑点喷洒是一种独特的组合,由单个喷嘴束带和多个喷嘴在不同时间和地点在同一吊杆上喷洒,这取决于杂草点的需要。两者都需要进行优化,以便从这样的系统中获得最佳性能和节省。

均匀(带)喷嘴

让我们说,现场喷雾臂间距为10“(25厘米),并由车轮携带,以确保一致的高度。操作人员希望喷雾图案的宽度与喷嘴间距非常相似。一个30度甚至风扇角度将创建一个大约10“宽的带在19”(48厘米,下载一个工作表,解决这个任何风扇角度和boom高度在这里).假设喷射速度为12英里/小时(20公里/小时),压力为40 psi(2.75巴),一个03尺寸的喷嘴在这10英寸宽的波段上可以使用14.9 US gpa(139升/公顷)。

但大多数应用人员会对零重叠感到不舒服,他们更倾向于提高臂架,以允许20%的重叠。例如,这将确保针对恰好出现在两次喷洒之间的较高杂草。在22“(56厘米)boom高度,模式将是大约12“(30厘米)宽,并提供1“重叠在任何边缘。

根据杂草的位置,现场喷雾栏可以激活任意数量的喷嘴。

由于应用被额外的图案宽度稀释,现在应用的体积为12.4 US gpa(116升/公顷),比以前减少了约20%。这种变化很容易通过在罐中混合更浓缩的产品来适应。缺点是带状喷雾剂的重叠部分接受了两倍的剂量,这不是理想的。

锥形(重叠)喷嘴

一种可能的解决方案是采用锥形平风扇,这是广播吊杆上的标准类型。这些喷嘴在中心产生更多的体积,在边缘减少,以允许重叠的图案,因此当多个喷嘴被激活时,功能更好。此外,来自较宽模式的额外覆盖并不像来自均匀模式类型那样浪费,因为它包含更少的体积。然而,单个喷嘴的喷雾在中心的剂量比在边缘的剂量要高,因为单个图案具有钟形的体积分布。(请注意:由于风扇形状的空气动力学,在空气中移动的单个喷嘴从中心失去了一些体积,并将其置于边缘。这在一定程度上使钟形变得平整。)

广播

当传感器触发多个喷嘴时,该区域的斑点喷射只是广播热潮的一小部分。平均剂量现在与喷嘴间距有关,而不是与单个喷嘴的实际带宽有关。同时被激活的喷嘴截面越宽,更宽的单个模式造成的效率越低,因为它只浪费在外部喷嘴的外侧边缘。

显然,一个喷雾器有时作为一个单喷嘴点喷,有时作为一个广播boom需要一些妥协。监测喷嘴的激活并从单个和多个喷嘴激活的相对频率中学习将有助于优化配置。但当臂架高度不变时,一个好的折衷方案是可能的。

暂停的繁荣

一个更具有挑战性的情况出现在悬挂吊杆不保持一致的高度。让我们假设臂架高度方差为10“(在两个方向上都是5”),并希望在最低高度保持20%的重叠,以避免30度喷嘴的失误。最低高度的图案宽度约为12英寸,达到22英寸。吊臂将被设置高5英寸,27英寸(69厘米)。在这个高度,一个30度的风扇将产生14.5英寸(37厘米)的带宽,产生45%的重叠。如果吊杆摆动到32英寸(81厘米),图案宽度将是17.1英寸(43厘米)。

对于多个相邻的喷嘴,臂架高度决定重叠,即使在臂架低摆时,也必须实现最小的重叠。
对于单个喷嘴,臂架高度决定了带宽,从而决定了剂量。

这就是棘手的地方。在次优高度,单个波段和重叠图案的部分之间的差异增大。我们是计算单个喷嘴在其范围内的输送速率,还是同时激活一组喷嘴?如果我们知道大多数的激活是针对一组两个或更多的喷嘴,我们可以选择假设一个间距为10”的臂架段的施用量。一个03喷嘴在40 psi和10“间距将适用14.9 gpa (139 L/ha)。但当激活单个喷管时,14.5”波段的施药量仅为10.2 US gpa (95 L/ha),仅触发单个喷管的植株会出现剂量不足。

在倾斜的顶部(32英寸),一个更宽的喷嘴模式将提供约8.7 gpa(81升/公顷),喷雾量比27英寸少16%。在其摆动的低端,该波段为12英寸宽,应用约12.4 gpa(116升/公顷),比27英寸boom高度的10.2 gpa高23%。

显然,为了充分利用现场喷涂的潜在节省成本,并确保单喷嘴激活的良好成功,一致且准确的臂架高度至关重要。我不知道还有什么比开发优先级更明显的了。

带长度

斑点喷雾允许用户选择喷雾激活的波段长度。更短的频带长度需要更多的目标确定性。如果吊栏和传播速度都很低,检测到的单个杂草可以用相对较短的波段长度进行准确定位,因为在其短暂的旅程中,很少会发生置换喷雾的情况。但是,由于吊杆和飞行速度较高,喷雾到达目标的时间更难预测,需要对更长的波段长度进行编程。例如,风可以把喷雾吹离目标。或者,更快的速度赋予了更多的水平矢量,使它降落在离释放点更远的地方。

喷雾落在沿旅行方向的差异取决于液滴速度和臂架高度。传统的平扇喷嘴产生的初始液滴速度约为20米/秒。这些液滴减速的速度取决于它们的大小以及它们是否被卷入喷射羽流中。在喷嘴下方45厘米处,较大的液滴仍以10米/秒的速度移动。较小的液滴仅以1到2米/秒的速度移动。

液滴到达目标需要时间,喷雾带的长度必须适应由于吊臂高度或液滴速度不同而引起的时间差异。

让我们假设液滴的平均速度为10米/秒。在这个速度下,喷雾从喷嘴到目标的0.7米(27英寸)需要大约0.05秒。在此期间,喷雾器以每小时12英里(5.6米/秒)的速度向前移动约0.25米,释放的喷雾中较大的液滴也是如此。如果吊臂向下摆动至22英寸或向上摆动至32英寸,喷雾器所行驶的距离分别为0.2米和0.3米。换句话说,频带长度需要一个10厘米的缓冲区,以适应频带开始和结束的可变性。

总体效率

这些数字有那么重要吗?你可能会说,我们已经在这里节省了一大笔钱,所以为什么要担心细节呢?

这是原则和资源。如果我们谈论的是单个喷嘴的带宽及其随臂架高度的变化,调节臂架的摆动意味着平均使用超过必要的剂量,以避免臂架高度摆动时剂量不足。这里使用的例子表明,在臂架摆动10英寸时,潜在剂量方差为40%,这是一个适度的假设。这是一个很大的数字。如果我们有一个固定的吊杆高度,我们就可以决定我们想要的重叠程度,并将这些损失最小化。

大多数现场喷雾器的功能之一是打开超过一定臂架高度的部分的所有喷嘴。虽然这可以防止剂量不足,并确保即使在传感器超出其最佳范围时也能处理该区域,但这可能是不必要的产品使用。

如果我们谈论的是带子长度,在50厘米的带子长度上增加10厘米是20%的过度使用。这也可以累积起来。

高效喷雾的关键是准确和一致的臂架高度。我们知道用轮式吊杆就能做到。但如果有一种悬挂式吊杆可以做到这一点,我马上就看到了现场喷涂应用的行业领导者。

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