<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Vestnik of Kazan State Agrarian University</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Vestnik of Kazan State Agrarian University</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Вестник Казанского государственного аграрного университета</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="print">2073-0462</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">30067</article-id>
   <article-id pub-id-type="doi">10.12737/article_5d3e174f90fe69.76703992</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>Технические науки</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject></subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>Технические науки</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">THEORY OF LIQUID DISPERSION BY THE NOZZLES</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>ТЕОРИЯ РАСПЫЛИВАНИЯ ЖИДКОСТИ ФОРСУНКАМИ</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Иванов</surname>
       <given-names>Борис Литта</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Ivanov</surname>
       <given-names>Boris Litta</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>littab@mail.ru</email>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Зиганшин</surname>
       <given-names>Булат Гусманович</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Ziganshin</surname>
       <given-names>Bulat Gusmanovich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>zigan66@mail.ru</email>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>доктор технических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>doctor of technical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-2"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Шарафеев</surname>
       <given-names>Рустем Фаридович</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Sharafeev</surname>
       <given-names>Rustem Faridovich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>sharafeevrf@mail.ru</email>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>кандидат технических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>candidate of technical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-3"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Сагбиев</surname>
       <given-names>Ильгизар Раффакович</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Sagbiev</surname>
       <given-names>Il'gizar Raffakovich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>sagbiev@mail.ru</email>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>доктор технических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>doctor of technical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-3"/>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <aff-alternatives id="aff-1">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Казанский государственный аграрный университет</institution>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Kazan State Agrarian University</institution>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-2">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Казанский государственный аграрный университет</institution>
     <city>Казань</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Kazan State Agrarian University</institution>
     <city>Kazan</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-3">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Казанский национальный исследовательский технологический университет</institution>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Kazan National Research Technological University</institution>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <volume>14</volume>
   <issue>2</issue>
   <fpage>95</fpage>
   <lpage>99</lpage>
   <self-uri xlink:href="https://naukaru.ru/en/nauka/article/30067/view">https://naukaru.ru/en/nauka/article/30067/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>Рассмотрены основные характеристики и приведены расчеты основных показателей форсуночных устройств. Проведены лабораторные испытания форсунок различных конфигураций, с целью определения рабочей ширины пятна при различном расстоянии до орошаемой поверхности и угле факела распыла, а также установлены зависимости по определению эффективного режима их работы. В результате испытаний форсунок с различными формами распыла при определении ударной силы струи выявлено, что по мере увеличения угла распыла факела значение ударной силы струи F уменьшается. Это связано с тем, что при увеличении начальной скорости струи длина факела достигает максимума, при этом не только растет кинетическая энергия, но и уменьшаются размеры (диаметры) капель распыляемой среды, что приводит к уменьшению массы капель и увеличению аэродинамического сопротивления частиц струи факела.  Разработан стенд для определения ударной силы струи различных форсунок и получены результаты испытаний. В ходе эксплуатации из-за эрозионного изнашивания сопловых отверстий форсунок увеличивается их диаметр, в результате падает рабочее давление распыливания, увеличивается число и размер крупных частиц. Поэтому, необходимо периодически проверять диаметр отверстий сопел и не использовать форсунки, у которых диаметр отверстий больше начального на 10 и более процентов. При исследовании форсунок установлены зависимости характеристик форсунок от начальных параметров истечения струи жидкости до дисперсности и формы факела. Установлены значения ширины пятна орошения в зависимости от угла факела и расстояния от форсунки до орошаемой поверхности. Определена величина силы удара струи, которая возникает в месте контакта струи жидкости с орошаемой поверхностью.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>The main characteristics are considered and calculations of the main indicators of nozzle devices are given. Laboratory tests of nozzles of various configurations were carried out to determine the working width of the spot at different distances to the irrigated surface and the angle of the spray pattern, and dependencies were established to determine their effective mode of operation. As a result of testing nozzles with different spray patterns when determining the impact force of the jet, it was found that as the spray angle increases, the value of the impact force of the jet F decreases. This is due to the fact, that with an increase in the initial jet velocity, the torch length reaches a maximum, not only does the kinetic energy increase, but the sizes (diameters) of the sprayed medium drops, which leads to a decrease in droplet mass and an increase in the aerodynamic resistance of the torch jet particles. A bench for determining the impact force of a jet of various nozzles was developed and test results were obtained. During operation, due to the erosive wear of the jet holes of the nozzles, its diameter increases, as a result, the working atomization pressure drops, and the number and size of large particles increase. Therefore, periodically it is necessary to check the diameter of the nozzle holes and not to use nozzles, that have a hole diameter greater than the initial one by 10 or more percent. In the study of nozzles, the dependences of nozzles’ characteristics on the initial parameters of the outflow of the liquid jet to the dispersity and shape of the torch were established. The values of irrigation spot width are established depending on the angle of the torch and the distance from the nozzle to the irrigated surface. The magnitude of the impact force of the jet, which occurs at the point of contact of the fluid jet with the irrigated surface, is determined.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>Распыление</kwd>
    <kwd>форсунка</kwd>
    <kwd>форма распыла</kwd>
    <kwd>угол распыла факела</kwd>
    <kwd>ударная сила струи</kwd>
    <kwd>орошаемая поверхность</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>dispersion</kwd>
    <kwd>nozzle</kwd>
    <kwd>spray pattern</kwd>
    <kwd>torch spray angle</kwd>
    <kwd>impact force of stream</kwd>
    <kwd>irrigated surface</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p>Введение. Во многих отраслях имеется ряд задач, которые уже в течение длительного времени особенно эффективно решаются при помощи форсуночных устройств. Оптимальный результат достигается только в тех случаях, когда с момента планирования до этапа реализации применяются высокотехнологичные технические решения в той или иной отрасли [1].При этом для решения одной и той же проблемы зачастую могут быть использованы принципиально разные форсунки. Для того чтобы обеспечить выбор наиболее эффективного решения в каждом конкретном случае, необходимо провести обзор и анализ рабочих характеристик форсуночных устройств [2,3,4].Анализ и обсуждение результатов исследования. К основным характеристикам форсунок относятся: расход (производительность), корневой угол факела форсунки, ширина распыла, размер капель распыляемой среды, ударная сила струи.Расходный показатель форсунки зависит от давления жидкости на входе в форсунку [5,6]. Теоретическую зависимость расхода и давления описывает следующая формула:   где: Q – расход жидкости через форсунку, л/с;k – коэффициент пересчета;P1 – рабочее давление жидкости в системе, кг/см2;P2 – потери давления в трубопроводах и в форсунке, кг/см2.Для расчета расходного показателя какой-либо форсунки при распылении жидкости, отличающейся от воды плотностью, расходный показатель необходимо умножить на коэффициент пересчета этой жидкости. Плотность является отношением массы объема какой-либо жидкости к массе того же объема воды [7]. Данный коэффициент пересчета учитывает только влияние плотности на расход и не учитывает никаких других факторов влияния. Значения коэффициента пересчета приведены в табл. 1.Из зависимости расходной характеристики и давления вытекает, что при увеличении давления в 4 раза расход распыляемой жидкости увеличиваться примерно в 2 раза. Кроме этого, повышенное давление введет к уменьшению размера капель и оказывает влияние на угол распыла, а также на степень покрытия орошаемой поверхности [8,9].Необходимо отметить, что плотность и вязкость распыляемой жидкости оказывают влияние на объем проходящего через форсунку потока (расход) [4,8].Авторами настоящей статьи в лабораторных условиях были проведены исследования форсунок с различными углами распыла жидкости. В качестве распыляемой среды взята вода с температурой 25 оС. В основу этих расчетов было положено теоретическое допущение, что угол факела распыла остается неизменным по всей длине струи. Опытные значения ширины пятна орошения в зависимости от угла факела и расстояния от форсунки до орошаемой поверхности приведены в табл. 2. В приведенной таблице прочерками отмечены ячейки, где практически не происходит покрытия жидкостью орошаемой поверхности ввиду сноса капель, другими словами, качество покрытия орошаемой поверхности зависит не только от рабочего давления, но и от расстояния до орошаемой поверхности и угла факела форсунки.Размер капли является ключевым фактором при выборе распылителя. Например, более мелкие частицы из-за малых размеров и веса длительно остаются во взвешенном состоянии. Время «зависания» таких частиц  в разы больше, чем при обычном крупнокапельном орошении, кроме того, мелкодисперсные частицы жидкости распределяются равномернее и площадь взаимодействия с орошаемой поверхностью увеличивается [10].При диспергировании жидкости капли имеют самые разные размеры. Диапазон размеров называется спектром капель. Спектр капель зависит от вида распыляемой жидкости, расхода, давления, формы угла факела и значительно отличается от формы к форме. Наименьшие по размеру капли (мелкодисперсный распыл) достигаются форсунками двухфазных сред, самыекрупные – полноконусными форсунками при гидравлическом распылении [10,11]. </p>
 </body>
 <back>
  <ref-list>
   <ref id="B1">
    <label>1.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Иванов Б.Л. Дисперсные системы для технических средств распыления дезрастворов/ Иванов Б.Л., Рудаков А.И., Нафиков И.Р.// Тр. междунар. научн. конф. «Математ. методы в технике и технологии», секция 3, Псков, 2009 г. с. 25-27.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Ivanov B.L. Dispersnye sistemy dlya tekhnicheskikh sredstv raspyleniya dezrastvorov. // Tr. mezhdunar. nauchn. konf. “Matemat. metody v tekhnike i tekhnologii”, sektsiya 3. (Disperse systems for technical means of spraying disinfectants. / Ivanov B.L., Rudakov A.I., Nafikov I.R., Proceedings of International scientific conference “Mathematic methods in engineering and technology”, section 3). Pskov, 2009. P. 25-27.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Патент на полезную модель РФ №119264 «Пневматический распылитель»/Иванов Б.Л., Лушнов М.А., Маркин О.Ю., Нафиков И.Р., Рудаков А.И.//Заявл. 28.02.2012; Опубл. 28.08.2012. Бюл. №23.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Patent na poleznuyu model RF №119264 “Pnevmaticheskiy raspylitel”. [Pneumatic nebulizer]. / Ivanov B.L., Lushnov M.A., Markin O.Yu., Nafikov I.R., Rudakov A.I. // Zayavl. 28.02.2012; Opubl. 28.08.2012. Bul. №23.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Патент на полезную модель РФ № 123475 «Струйный распылитель жидкостей»/Иванов Б.Л., Лушнов М.А., Маркин О.Ю., Нафиков И.Р., Рудаков А.И.//Заявл. 28.02.2012; Опубл. 27.12.2012; Бюл. №36.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Patent na poleznuyu model RF № 123475 “Struynyy raspylitel zhidkostey”. [Jet fluid dispenser]. / Ivanov B.L., Lushnov M.A., Markin O.Yu., Nafikov I.R., Rudakov A.I. // Zayavl. 28.02.2012; Opubl. 27.12.2012; Bul. №36.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Андрижиевский А.А. Механика жидкости и газа: учебное пособие / А.А. Андрижиевский. - Минск: Вышэйшая школа, 2014. - 208 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Andrizhievskiy A.A. Mekhanika zhidkosti i gaza: uchebnoe posobie. [Fluid and gas mechanics: study guide]. / A.A. Andrizhiyevskiy. - Minsk: Vysheyshaya shkola, 2014. - P. 208.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B5">
    <label>5.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Гельфанд Б. Е. Разрушение капель жидкости / Б. Е. Гельфанд, М.В. Сильников, К. Такаяма. - Санкт-Петербург: Изд-во Политехнического ун-та, 2008. - 306 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Gelfand B.E. Razrushenie kapel zhidkosti. [Destruction of liquid droplets]. / B.E. Gelfand, M.V. Silnikov, K. Takayama. - Sankt-Peterburg: Izd-vo Politekhnicheskogo un-ta, 2008. - P. 306.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B6">
    <label>6.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Котоусов Л.C. Исследование скорости водяных струй на выходе из сопел с различной геометрией // ЖТФ. - 2005. - Т. 75, вып. 9. - С. 8-14.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kotousov L.C. Investigation of the speed of water jets at the exit of nozzles with different geometries. [Issledovanie skorosti vodyanykh struy na vykhode iz sopel s razlichnoy geometriey]. // ZhTF. - 2005. - Vol. 75, issue 9. - P. 8-14.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B7">
    <label>7.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Симаков H.H. Кризис сопротивления капель при переходных числах Рейнольдса в турбулентном двухфазном потоке факела распыла механической форсунки// ЖТФ. 2004. - Т. 74, вып. 2. С.46-50.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Simakov N.N. Crisis resistance of drops at transition numbers of Reynolds in a turbulent two-phase flow of a spray torch of a mechanical nozzle. [Krizis soprotivleniya kapel pri perekhodnykh chislakh Reynoldsa v turbulentnom dvukhfaznom potoke fakela raspyla mekhanicheskoy forsunki]. // ZhTF. 2004. - Vol. 74, issue 2. P. 46-50.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B8">
    <label>8.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Анаников С.В. О движении капли в свободной струе/ С.В. Анаников, Е.В. Поляков // Изв. ВУЗов. Авиационная техника. - 1977. - №1. C.11-16.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Ananikov S.V. Drop’s motion a in a free stream. [O dvizhenii kapli v svobodnoy strue]. / S.V. Ananikov, E.V. Polyakov // Izv. VUZov. Aviatsionnaya tekhnika. - Proceedings of Institute of higher education. Aviation. - 1977. - №1. P. 11-16.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B9">
    <label>9.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Терехов В.И. Экспериментальное и численное исследования нестационарного испарения капель жидкости/ В.И. Терехов, В.В. Терехов, Н.Е. Шишкин, К.Ч. Би// Инж.-физ. журнал. 2010. Т. 83, № 5. С. 829−836.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Terekhov V.I. Experimental and numerical studies of non-stationary evaporation of liquid droplets. [Eksperimentalnoe i chislennoe issledovaniya nestatsionarnogo ispareniya kapel zhidkosti]. / V.I. Terekhov, V.V. Terekhov, N.E. Shishkin, K.Ch. Bi // Inzh.-fiz. zhurnal. - Engineering and fizical lournal. 2010. Vol. 83, № 5. P. 829−836.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B10">
    <label>10.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">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.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">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.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B11">
    <label>11.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Фукс Н. А. Испарение и рост капель в газообразной среде.- М.: Мир, 1986. - 314 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Fuks N.A. Isparenie i rost kapel v gazoobraznoy srede. [Evaporation and growth of droplets in a gaseous medium]. - M.: Mir, 1986. - P. 314.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B12">
    <label>12.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Kawaguchi T., Akasaka Y., Maeda M. Size measurements of droplets and bubbles by advanced interferometric laser imaging technique // Measurement Science and Technology. 2002. Vol. 13. P.308 − 316.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kawaguchi T., Akasaka Y., Maeda M. Size measurements of droplets and bubbles by advanced interferometric laser imaging technique // Measurement Science and Technology. 2002. Vol. 13. P.308 − 316.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B13">
    <label>13.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Васильев А.Ю., Майорова А.И., Физические особенности дробления жидкостей различными способами распыливания, ТВТ, 2014, том 52, выпуск 2, C. 261-270.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Vasilev A.Yu., Mayorova A.I. Fizicheskie osobennosti drobleniya zhidkostey razlichnymi sposobami raspylivaniya, TVT. [Physical features of the fragmentation of liquids by various methods of atomization], 2014, vol. 52, issue 2, P. 261-270.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B14">
    <label>14.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Handbook of Atomization and Sprays / Ed. Naser Ashgriz. N.Y.: Springer, 2011. P. 935.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Handbook of Atomization and Sprays / Ed. Naser Ashgriz. N.Y.: Springer, 2011. P. 935.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
