Droplet Kinematic in Hollow Cone Polyacetal (POM) Sprayer Nozzles

Abstract

This study is aimed to determine the effect of orifice diameter, swirl plate and spray pressure variables on the spray characteristics which define the droplet kinematics of hollow cone nozzle plates. In the trials, the nozzle plates with 1.0 mm, 1.2 mm, 1.6 mm, 2.0 mm and 2.4 mm orifice diameter made of polyacetal material and blue (2-slot), brown (3-slot), yellow (2-slot) and stainless steel (2- slot) swirl plates were used. All applications were made in the spray pressure range of 2-12 bar. In the combinations with the nozzle plate and the swirl plate, the droplet velocity varied in the range of 3.63-22.13 m/s and the droplet velocity increased as the spray pressure increased. The increase in spray pressure had no any effect on variation of the kinetic energy of the drop. However, as the diameter of the nozzle orifice increased, the kinetic energy of the droplet decreased. As the spray pressure increased, the terminal velocity of the droplet decreased. But, increasing the orifice diameter of nozzle plates resulted in an increase in terminal velocity of drop. When the spray pressure is 2 bar, the distance from which the droplet is released in the air from the orifice has increased. The average drift in the nozzle orifice groups ranged from 8.5% to 13.5% when the pressure was 2 bar, while the average increase in the pressure of 12 bar ranged from 15.3% to 19.9%. Correlation analysis was performed between the variables that define the droplet kinematic in hollow cone nozzles and the relations between the statistically significant variables were shown with equations.

Keywords

• Droplet velocity,Droplet kinetic energy,Spraying,Drift potential,Terminal velocity

Konik Hüzmeli Poliasetal (POM) Pülverizatör Memelerinde Damla Kinematiği

Öz

Bu çalışmanın amacı, konik hüzmeli meme plakalarında orifis çapı, girdap plaketi ve püskürtme basıncı değişkenlerinin damla kinematiğini tanımlayan pülverizasyon karakteristiklerine olan etkisini belirlemektir. Denemelerde poliasetal malzemeden üretilmiş 1.0 mm, 1.2 mm, 1.6 mm, 2.0 mm ve 2.4 mm orifis çaplı meme plakaları ile mavi (2-slot), kahverengi (3-slot), sarı (2-slot) ve paslanmaz çelik (2-slot) girdap plaketleri kullanılmıştır. Tüm uygulamalar 2-12 bar püskürtme basıncı aralığında yapılmıştır. Meme plakası ve girdap plaketi kombinasyonlarda damla hızı 3.63-22.13 m/s aralığında değişmiş ve püskürtme basıncı arttıkça damla hızının da arttığı belirlenmiştir. Püskürtme basıncındaki artış damlanın kinetik enerjisini değiştirmemiştir. Ancak meme orifis çapı arttıkça damlanın sahip olduğu kinetik enerji azalmıştır. Püskürtme basıncı arttıkça damlanın terminal hızı azalırken, orifis çapındaki artış terminal hızın artmasını sağlamıştır. Püskürtme basıncı 2 bar olduğunda damlanın orifisten itibaren havada serbest kaldığı mesafe artmıştır. Meme orifis gruplarında püskürtme basıncı 2 bar olduğunda ortalama sürüklenme %8.5-%13.5 aralığında değişirken, 12 bar basınçta artarak ortalamalar %15.3-%19.9 aralığında değişmiştir. Konik hüzmeli memelerde damla kinematiğini tanımlayan değişkenler arasında korelasyon analizi yapılmış ve istatistiksel açıdan önemli bulunan değişkenler arasındaki ilişkiler eşitliklerle gösterilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Damla hızı,Damla kinetik enerjisi,Püskürtme,Sürüklenme potansiyeli,Terminal hız

References

1. Al Heidary M, Douzals JP, Sinfort C, Vallet A (2014). Influence of nozzle type, nozzle arrangement and side wind speed on spray drift as measured in a wind tunnel. AgEng 2014, Jul 2014, Zurich, Switzerland.
2. Albuz® 2009. Disc&Core Ceramic Hollow-Cone Nozzle Catalogue. http://albuz-spray.com (Erişim tarihi: Aralık 2009).
3. Almekinders H, Ozkan HE, Reichard DL, Carpenter TG, Brazee RD (1993). Deposition efficiency of air-assisted, charged sprays in a wind tunnel. T. ASAE 36 (2): 321-325.
4. Arag® (2004). Nozzle Holder, Caps and Nozzle Tips Catalogue. www.aragnet.it. (Erişim tarihi: Aralık 2004)
5. Arag® (2017). Nozzle Holder, Caps and Nozzle Tips Catalogue (Revision). www.aragnet.com. (Erişim tarihi: Aralık 2017)
6. Bache DH, Johnstone DR (1992). Microclimate and spray dispersion. West Sussex, UK: Ellis Harwood.
7. Bode LE, Butler BJ, Pearson SL, Bouse LF (1983). Characteristics of the micromax rotary atomizer. T ASAE 24 (4): 999-1004.
8. Dursun E, Karahan Y, Çilingir İ (2000). Türkiye’de üretilen konik hüzmeli bazı meme plakalarında delik çapı ve düzgünlüğünün belirlenmesi. Tarım Bilimleri Dergisi 6 (3): 135-140.

9. Hipkins P, Grisso RB (2014). Droplet Chart / Selection Guide. Virginia Cooperative Extention, Virginia State University, Publication, 442-031.
10. Hypro® (2014). Hypro Nozzle Catalogue. http://www.hypro-eu.com. (Erişim tarihi: Aralık 2014)
11. Krishnan P, Williams TH, Kemble LJ (1988). Technical Note: Spray pattern displacement measurement technique for agricultural nozzles using spray table. T ASAE 31 (2): 386-389.
12. Kruger GR, Klein RN, Ogg CL (2013). Spray Drift of Pesticides. Nebreska Extention. http://extensionpublications.unl.edu/assets/html/g1773/build/g1773.htm.
13. Nuyttens D, Baetens K, Schampheleire M De, Sonck B (2007). Effect of nozzle type, size, and pressure on spray droplet characteristics. Biosyst. Eng. 97 (3): 333-345.
14. Piché M, Panneton, B, Thériault, R 2000. Field evaluation of air-assisted boom spraying on broccoli and potato. T. ASAE 43 (4): 793-799.
15. Sayıncı B, Çomaklı M (2017). Poliasetal (POM) Meme Plakalarında Püskürtme Açısına Etki Eden Faktörler ve Pülverizasyon Karakteristikleri. Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Tarım Makineleri Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi, Erzurum, s.78.
16. Sayıncı B, Kara M (2015). The effects of strainer types on flow characteristics of anti-drift (AD) and multi-range (LU) flat-fan nozzles. Tarım Bil. Derg. (J. Agr. Sci.) 21 (4): 558-571.
17. Sayıncı B (2014). Effect of filter types and sizes on flow characteristics of standard flat-fan nozzles. Tarım Mak. Bil. Derg. 10 (2): 129-138.
18. Sayıncı B (2015). Effect of strainer type, spray pressure, and orifice size on the discharge coefficient of standard flat-fan nozzles. Turkish J. Agr. Forestry 39: 692-704.
19. Sayıncı B (2016). The influence of strainer types on the flow and droplet velocity characteristics of ceramic flat-fan nozzles. Turkish J. Agr. Forestry 40: 25-37.
20. Serim AT, Özdemir YG (2012). Herbisit uygulamalarında kullanılan pülverizatör memelerinin damla büyüklük dağılımlarının belirlenmesi. Tar. Bil. Arş. Derg. 5 (2): 172-175.
21. Sidahmed MM, Awadalla HH, Haidar MA (2004). Symmetrical multi-foil shields for reducing spray drift. Biosyst. Eng. 88 (3): 305-312.
22. Spandl (2010). Comparing Drift Reduction Technology. Winfield Solutions, Shoreview, Minnesota. https://www.extension.umn.edu/agriculture/ag-professionals/cpm/2010.
23. Srivastava AK, Goering CE, Rohrbach RG (1993). Engineering Principles of Agricultural Machines. In: P.D. Hansen (Ed.), Chemical Application. Chapter 7, ASAE, Niles Road, St. Joseph, Michigan 49085, pp.265-324.
24. Teejet® (2014). Catalogue 51A-M, Disc-Core Type Cone Spray Tips. www.teejet.com.
25. Wolf (2017). Educating Applicators About Droplet Size. Wolf Consulting & Research LLC, https://tpsalliance.org/pdf/topics/Wolf-2-TPSA-2012.pdf (Erişim tarihi: Kasım 2017).