بخشی از مقاله
چکیده
سمپاشی یکی از عملیات مهم براي مبارزه با عوامل زنده کاهش تولید در محصولات کشاورزي است. با توجه به بالا بودن هزینههاي سمپاشی و مسائل زیست محیطی ناشی از آن، مدیریت مناسب در این زمینه بسیار ضروري است. ایجاد شرایط استاندارد و مشابه وضعیت واقعی در آزمایشگاه و شبیه سازي محیط سمپاشی میتواند به مطالعه در زمینه بهبود شرایط سمپاشی همچنین جهت بررسی میزان ذرهسازي، کیفیت تاثیرگذاري نازلهاي سمپاشی، میزان بادبرگی، ارتفاع بوم، سرعت باد و انتخاب نوع نازل و تعیین الگوي استاندارد کمک کند.
براي این منظور سامانهي تونل باد افقی با ابعاد 0/5 متر عرض، 0/75 ارتفاع و طول 5 متر در آزمایشگاه دانشگاه کشاورزي و منابع طبیعی خوزستان طراحی و ساخته شد. جهت آزمایش مقدماتی با استفاده از فناوري پردازش تصویر و کارتهاي حساس به آب تاثیر گذاري عواملی مانند سرعت باد و دو نازل تیجت و مخروطی که کاربرد نسبتا بیشتري در کشاورزي دارند بر میزان باد بردگی محلول مورد بررسی قرار گرفت. صحت کار سامانه تونل باد با تحقیقات سایر پژوهشگران در این زمینه بررسی شد که ارزیابی موفقی داشت.
مقدمه
آفات در محصولات مختلف باعث خسارت گستردهاي براي کشاورزان میگردد. سالانه در سطح جهان، میلیونها لیتر محلول سم، براي مبارزه با آفات و بیماریهاي گیاهی در مزارع استفاده میشود. نوع نازل، فشار سمپاشی، ارتفاع بوم سمپاش و سرعت باد به عنوان عوامل مؤثر در بادبردگی، روي اندازهي ذرات میباشند. انتخاب نوع نازل و استفاده از فشار مناسب کیفیت سمپاشی را افزایش میدهد.
با مدیریت اندازهي ذره، زاویه و فشار پاشش میتوان بادبردگی را کنترل کرد. کارایی سمپاشها به نوع نازل و تعداد ذرات و پراکندگی آنها در سطح محصول بستگی دارد. در شرایط محیطی مزرعه امکان بررسی کیفیت پاشش و ذرهسازي همچنین میزان بادبردگی با توجه به تغییرات جوي به سختی امکان پذیر است. شبیهسازي شرایط محیطی در فضاي آزمایشگاهی و کنترل شده میتواند تاثیر بسیاري از عوامل نظیر، بررسی میزان ذرهسازي، کیفیت پاشش نازلهاي سمپاشی، محاسبه و اندازهگیري میزان ذرهسازي نازل و قطر ذرات، مقایسه عوامل موثر در عملکرد انواع نازلها، کنترل میزان بادبردگی و تعیین فشار و ارتفاع بوم مناسب براي انواع نازلها و ... را تعیین کرد.
شبیهسازي شرایط محیطی به کمک تونل باد میتواند بهترین کیفیت براي اثر بخشی سم را با اندازگیري در شرایط آزمایشگاهی تعیین کند - فتاحی و همکاران،. - 1392 بادبرگی سموم شیمیایی به معناي حرکت قطرات سم به طرف مناطق، محصولات و موجودات زندهي غیر هدف در محیط میباشد . - Wolf, 2003 - شدت سم، سرعت و جهت باد، ثبات شرایط جوي و سایر عوامل محیطی از جمله عوامل تاثیرگذار بر بادبردگی هستند - شفیعی، . - 1388 از عوامل موثر دیگر در بادبردگی افزایش فشار سمپاشی است که باعث ریزتر شدن قطرات سم میشود . - Klein etal., 2007 -
کوچکتر شدن سطح مقطع روزنهي نازل به خاطر ایجاد قطرات ریزتر و رطوبت نسبی کم و دماي بالاتر، پتانسیل بادبردگی را افزایش میدهد . - Storrie, 2004 - بنابراین باید اصولی را رعایت کرد تا بیشترین بازدهی با کمترین هزینه به دست آید . - Jensen and lund, 2008 - این اصول شامل ثابت نگهداشتن فشار سمپاش، ثابت نگهداشتن سرعت پیشروي سمپاش، رعایت فاصله مناسب نازل سمپاش از گیاه و همچنین ثابت نگهداشتن عرض کار سمپاشی میباشد. یکی از اقدامات موثر و عملی براي کاهش مقدار سموم مصرفی، واسنجی سمپاشها جهت ایجاد قطرات با اندازه مناسب و پاشش یکنواخت است.
در سمپاشها جهت انتخاب نازل مناسب باید قطرات پاشیده شده مورد سنجش قرار گیرند - خاكرنگین و همکاران، . - 1390 عوامل فشار پاشش، سرعت باد و ارتفاع بر اندازهي قطر در فاصلهي مورد نظر اثر افزایشی دارد. از این رو حفاظت گیاهان کشت شده از گزند عوامل مخرب و بهرهوري بیشتر از سموم، اهمیت ویژهاي پیدا میکند - بازو و همکاران، . - 1390 سرعت در سطح زمینمعمولاً کمتر از بقیه مکانها است و در ارتفاع کم تأثیر سرعت روي ذرات کمتر شده و میزان بادبردگی ذرات کاهش مییابد.
سرعت باد اغلب در ارتفاعهاي بالاتر از زمین بیشتراست. بنابراین قطرات پاشش شده از نازل در ارتفاع پایینتر به وسیلهي باد کمتر متأثر میشوند - Srivastava . - etal., 2006 قبل از اختراع تونل باد برادران رایت، مطالعات و آزمایشات آیرودینامیکی به کمک دمندههاي تولید باد انجام میشد. این دستگاه اولین بار در سال 1800 میلادي توسط سر جرج کیل بهینهسازي شد.
برادران رایت با همکاري اکتوکانت در سال 1901 براي مطالعه تاثیرات جریان هوا روي اشکال مختلف اقدام به طراحی و ساخت تونل باد سادهاي نمودند. این تونل باد ساده اخیراً نیز براي تست هواپیما مدرن و کم سرعت آلباتروس، مورد استفاده قرار گرفته است. پس از آن با توسعه علم آیرودینامیک و پایه گذاري رشته مهندسی هوا فضا، استفاده از تونل باد نیز افزایش یافت.
تونل باد در کشاورزي براي شبیهسازي محیط و تاثیر گذاري عوامل جوي از جمله باد روي مراحل مختلف کاشت، داشت، برداشت محصولات کشاورزي همچنین باغداري بکار میرود. بررسی عوامل فرسایشی خاك، خاكورزي و اثرات مخرب باد، بررسی عوامل موثر جوي با شبیهسازي در محیط آزمایشگاه قابل اندازهگیري و در طراحی ادوات کشاورزي بسیار موثر است. از کاربردهاي مهم تونلهاي باد طراحی تجهیزات براي سمپاشی و کنترل آفات محصولات کشاورزي است Gu etal., 2011 - ؛ فتاحی و همکاران،. - 1392 در این راستا Guler و همکاران - 2007 - پتانسیل بادبردگی را در نازلهاي بادبزنی در تونل باد و در شرایط معمولی مورد مطالعه قرار دادند و از کاغذهاي حساس به آب استفاده کردند.
این آزمایش در دو سطح سرعت 2/5 و 5 متر بر ثانیه انجام شد، نازلهاي القایی با هوا، بادبردگی را نسبت به نازلهاي متداول کاهش دادند - - 2003 - Wolf . - Guler etal., 2007 چهار نازل بادبزنی را در تونل باد مورد آزمایش قرار دادند و به این نتیجه رسیدند که نازل بادبزنی بادبردگی کمتري نسبت به نازلهاي دیگر دارند Farooq . - Wolf , 1996 - و - 2003 - Wulfsohn با طراحی تونل باد و شبیهسازي شرایط محیطی در آزمایشگاه، مقادیر قطر میانهي حجمی در سرعتهاي مختلف باد مقایسه و مورد بررسی قرار داد و به این نتیجه رسید که سرعت نقش بسیار تأثیرگذاري روي قطر میانهي حجمی قطرات دارد.
با افزایش سرعت میزان نیروي وارده به قطرات نیز زیادتر شده و قطرات بزرگتر میتوانند دچار بادبردگی شوند. آنها با بررسی شرایط آزمایشگاهی در تونل باد توانست با شبیهسازي شرایط سمپاشی، امکان بررسی عملکرد مختلف نازلها در شرایط کنترل شده براي امنیت کاربران - در برابر مشکلات زیست محیطی سم و عوارض ناشی از استفاده از آن در مزرعه - جهت رسیدن به نتیجه و بررسی نتایج حاصله را فراهم نمود.
از مهمترین مزیت دستگاه تونل باد بهینه کردن روش کار سم پاشها به منظور حفظ سلامتی انسانها و سایر جانداران از سمبردگی توسط باد در زمینهاي زراعی است. در انجام آزمایشات تونل باد طراحی شده توسط فاروق و همکارانش به دو قسمت طرح تونل باد اهمیت خاصی داده شد این دو قسمت، طراحی و ساخت سامانه دمنده افقی تونل باد و طراحی و ساخت سیستم هیدرولیکی براي ایجاد پاشش مناسب در نازل بود . - Farooq and Wulfsohn, 1996 -
با توجه به مشکلات و دلایل ذکر شده در بالا لازم است در محیطی کنترل شده و آزمایشگاهی کیفیت و کمیت کار نازلها بررسی شوند. براي این منظور در این پژوهش با ساخت و طراحی سامانه تونل باد شرایط مناسبی جهت بررسی عواملی مانند سرعت باد، ارتفاع بوم، نوع نازل بر میزان نشست سم، بادبرگی و کیفیت پاشش در فضاي آزمایشگاهی ایجاد کرد.
مواد و روشها
اجزاي تشکیل دهندهي تونل باد شامل مکانیزم جابجایی عرضی نازل، سامانه پاشش نازل، لانه زنبوري، نازل، فن و سامانه تولید باد، محل قرارگیري کاغذهاي حساس به آب، دریچههاي دسترسی محل خروج آب میباشد که شماتیک آن در شکل - 1 - آورده شده است. در ادامه ابتدا روابط مربوط طراحی قسمتهایی مختلف و سپس نحوه ساخت قطعات و دستگاه پرداخته میشود.
