Name: measuring spray droplet size from agricultural nozzles using laser diffraction
Uploaded: 2016-09-16T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 14 s
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This study was supported in part by a grant from the Deployed War-Fighter Protection (DWFP) Research Program, funded by the U.S. Department of Defense through the Armed Forces Pest Management Board (AFPMB). Mention of trade names or commercial products in this publication is solely for the purpose of providing specific information and does not imply recommendation or endorsement by the U.S. Department of Agriculture. USDA is an equal opportunity employer.

1. Configuração preliminar e Alinhamento <ol><li> Antes de qualquer ensaio, alinhar os componentes do sistema de difração de raios laser, seguindo as orientações fornecidas pelo fabricante para garantir a adequada funcionalidade e os dados do sistema de qualidade. </li><li> Siga devidas precauções de segurança associados com o uso de um laser de classe IIIa evitar a exposição direta dos olhos. Use equipamento de proteção individual adequado, se soluções de pulverização ingrediente químicos ativos estão sendo usados. </li></ol> 2. terra Bico Gota Dimensionamento <ol><li> Prepara-se o &quot;branco activa&quot; por adição de 47,5 ml (taxa reflecte uma mistura de 0,25% v / v) de um agente tensioactivo 90% de não-iónico para 19 L de água e misturar bem com uma vareta de agitação em uma broca sem fios. Dependendo da quantidade de teste a ser feito, a maiores volumes de vazio activo pode ser necessária. </li><li> Despeje a mistura de pulverização &quot;ativo em branco&quot; para os tanques de pressão de aço inoxidável, selar o tanque e fixe a mangueira de pressão de ar de entrada e a saídamangueira de alimentação de líquido do bico de pulverização. </li><li> Confirmar que a distância entre a saída do bocal e a zona de medição é de 30,5 cm (12 pol) utilizando uma fita métrica. Se for, continue. Se não, ajustar, quer movendo o sistema de difracção de laser ou o bocal. </li><li> Instalar um grau 110 bico de jacto plano com um padrão de orifícios # 05 (observado como um bocal XRC11005) no corpo do bocal ligado ao sistema da travessa. Ajustar a orientação do bico de tal modo que o eixo longo do bico de jacto plano está orientado verticalmente no túnel, mas quer a rotação do bocal no interior do anel de fixação sobre a válvula de retenção ou alterando a posição da válvula de retenção, se o bocal não pode ser rodado para a posição correta. </li><li> Ligue o túnel de vento e definir a velocidade para 6,7 ​​m / s através do ajuste da velocidade do ventilador e confirmando a velocidade do ar no túnel utilizando um anemómetro de fio quente. </li><li> Definir a pressão de pulverização a 276 kPa (40 psi), ajustando a pressão de ar de entrada usando uma pressão em linha mentolator. Confirmar a pressão usando um medidor de pressão electrónico instalado imediatamente a montante do bico de pulverização. </li><li> Posicionar o bico na parte superior do túnel através da activação e executando a deslocação linear para a posição mais superior, antes de iniciar o processo de medição. </li><li> Certifique-se de que todos os parâmetros experimentais (bocal, pressão, soluções, etc.) estão devidamente registrado no software de gravação de dados do sistema de difração de raios laser, confirmando que os parâmetros gravados na janela de interface os parâmetros do usuário corresponder às condições de teste. NOTA: Esta tela de gravação de parâmetro de dados pode variar de instrumento de difracção laser. </li><li> Iniciar uma medição de referência, selecionando o ícone de medição de referência no software operacional para abranger qualquer poeira ou fundo partículas. </li><li> Iniciar início do ciclo de medição. Dependendo do sistema de difracção de laser a ser utilizado, alguns segundos, é tipicamente necessário para concentrar o sensor antes da initiAting o processo de medição. </li><li> Uma vez que o sistema indica que está pronta para iniciar o processo de medição, activar a pulverização por abertura da válvula de alimentação de líquido no reservatório de pressão. Uma vez que a pulverização é iniciada, diminuir o bico através do feixe de laser, usando o mecanismo de avanço até que toda a pluma de pulverização ter passado através da zona de medição. Desactivar o spray, fechando a válvula de alimentação de líquido. NOTA: No sistema de difracção de laser utilizado pelos autores, o processo de medição real não iniciar a pulverização até que passa através da zona de medição óptico atinge uma concentração de 0,5%, e continua até que tenha decorrido um tempo decorrido de 10-12 seg. Essas configurações variam de acordo com sistema de difração de raios laser e configurações do usuário. </li><li> Repita os passos 2,7-2,11 por um período mínimo de 3 repetições. Determinar se repetições adicionais são necessários pelo cálculo da média e desvio padrão para o V0.1 D, D V0.5 e V0.9 D das três repetiçõese assegurar que o desvio padrão é 10%, ou menos, da média. Realize repetições adicionais, conforme necessário, para cumprir os critérios. </li><li> Defina a pressão de pulverização a 414 kPa (60 psi) e repita os passos 2,7-2,12. </li><li> Repita os passos 2,6-2,12 para cada bico e pressão de combinação adicional de interesse. </li><li> Exportação e salvar os dados de tamanho de gotas utilizando o método previsto no software operacional. </li></ol> 3. aérea Bico Gota Dimensionamento <ol><li> Preparar o &quot;ativo blank&quot; pela adição de 47,5 ml de um surfactante de 90% não-iônico para 19 L de água e misturando bem com uma vareta de agitação em uma furadeira sem fio. NOTA: dependendo da quantidade de testes a ser feito, maiores volumes de branco ativa pode ser necessária. </li><li> Despeje a mistura de pulverização &quot;em branco ativo&quot; para os tanques de pressão de aço inoxidável, selar o tanque e fixe a mangueira de pressão de ar de entrada e a mangueira de líquido de saída alimentar o bico pulverizador. </li><li> Confirmar que a distância bntre a saída do bico e da zona de medição é de 45,7 cm (18 pol) usando uma fita métrica. Se for, continue. Se não, ajuste movendo o sistema de difração de raios laser a distância necessária do bico. </li><li> Instalar um 20 graus bico de jacto plano padrão com um # 15 orifício (anotado como um bico de 2015) em uma válvula de retenção e corpo de bico para a secção transversal crescimento na saída do túnel de vento. Certifique-se de que o bico está na posição correcta, com o corpo do bico orientado na horizontal e paralela à corrente de ar. </li><li> Ligue o ventilador túnel de vento e definir a velocidade do ar na saída do túnel para 53,6 m / s (120 mph) e confirme a velocidade usando o tubo pitot anexado a um indicador de velocidade. </li><li> Definir a pressão de pulverização a 207 kPa (30 psi) ajustando a pressão de ar que entra através de um regulador de pressão em linha. </li><li> Posicionar o bico na posição de topo da travessia antes de iniciar o processo de medição. </li><li> Certifique-se de que todos os parâmetros experimentais (bocal, pressão,solução, etc.) estão devidamente registrado no software de gravação de dados do sistema de difração de raios laser, confirmando que os parâmetros gravados na janela de interface os parâmetros do usuário corresponder às condições de teste. NOTA: Esta tela de gravação de parâmetro de dados pode variar de instrumento de difracção laser. </li><li> Iniciar uma medição de referência, selecionando o ícone de medição de referência no software operacional para abranger qualquer poeira ou fundo partículas. </li><li> Iniciar início do ciclo de medição. Dependendo do sistema de difracção de laser a ser utilizado, alguns segundos, é tipicamente necessário para concentrar o sensor antes de se iniciar o processo de medição. </li><li> Uma vez que o sistema indica que está pronta para iniciar o processo de medição, activar a pulverização por abertura da válvula de alimentação de líquido no reservatório de pressão. Uma vez que a pulverização é iniciada, diminuir o bico através do feixe de laser, usando o mecanismo de avanço até que toda a pluma de pulverização ter passado através da zona de medição. deactivar o pulverizador, fechando a válvula de alimentação de líquido. NOTA: No sistema de difracção de laser utilizado pelos autores, o processo de medição real não iniciar a pulverização até que passa através da zona de medição óptico atinge uma concentração de 0,5%, e continua até que tenha decorrido um tempo decorrido de 5-7 seg. Essas configurações variam de acordo com sistema de difração de raios laser e configurações do usuário. </li><li> Repita os passos 3,7-3,11 por um período mínimo de 3 repetições. Determinar se repetições adicionais são necessários pelo cálculo da média e desvio padrão para o V0.1 D, D V0.5, e D V0.9 das três repetições e assegurando que o desvio padrão é 10%, ou menos, da média. Realize repetições adicionais, conforme necessário, para cumprir os critérios. </li><li> Repita os passos 3,4-3,12 para cada bocal adicional, pressão, orientação do bico e combinação de velocidade do ar de interesse. </li><li> Exportar e salvar os dados de tamanho de gotas, utilizando o método previsto no operando de modoftware. </li></ol>

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The authors have nothing to disclose.

Há uma série de passos críticos que devem ser seguidos na aplicação deste método. Com ambas as avaliações bocal aéreas e no solo, a distância a partir da saída do bico para a linha de medição deve ser verificada antes de qualquer medição. Qualquer variação nesta distância pode ter um impacto significativo sobre os resultados. Da mesma forma, a velocidade do ar concorrente utilizado em testes de bocal chão deve ser verificado e ajustado a 6,7 ​​m / seg recomendado. As diferenças na velocidade do ar de que a recomendada irá influenciar significativamente os resultados devido à amostragem questões de preconceito em velocidades mais baixas, e potencialmente aumentar o rompimento secundário em velocidades mais altas. Além disso, o alinhamento correcto dos componentes do sistema de difracção a laser é crítico a fim de assegurar que o sistema está a funcionar a especificação exactidão e precisão certificada pelo fabricante. a configuração adequada e alinhamento dos bicos em relação ao fluxo de ar concorrente é fundamental para garantir dados de qualidade, como até mesmo ligeiradesalinhamentos de alguns graus no posicionamento bicos podem resultar em impactos significativos sobre os dados de tamanho de gotas resultantes. Os métodos apresentados podem ser aplicados a qualquer configuração de bico de pulverização ou de pulverização da solução tanto para chão e um sistema de antena. Com pulverizadores terrestres, alterações na dimensão das gotículas de pulverização são tipicamente uma função do tipo de bocal e o tamanho, a pressão de pulverização e o tipo de solução de pulverização. Com pulverizador aéreo o papel adicional de variações na velocidade da aeronave e a orientação do bocal para circundante corrente de ar são críticos para o tamanho da gotícula resultante. Este método pode ser usado para avaliar o efeito combinado destes factores no tamanho final das gotículas. No entanto, existem raros casos em que são necessárias algumas modificações para os métodos recomendados. Especificamente, as soluções de pulverização ou bicos que requerem distâncias maiores a partir do bico para a dissolução completa da pulverização em partículas discretas exigirá ajustando a distância entre o bocal e a medição point. Até o momento, os únicos tratamentos de solução de bocal / aerossóis que têm exigido neste tipo de ajuste ter sido bicos de jato sólido em todas as definições operacionais e bicos de leque plano de ângulo estreito com aditivos de pulverização que aumentam a viscosidade de soluções, quando medido em condições de teste a aplicação aérea. O sistema de difracção de laser ainda irá retornar os dados de tamanho das gotículas, no caso de rompimento incompleto da nuvem de pulverização, mas os dados resultantes serão tipicamente inclinado para tamanhos de gotas muito maiores, como resultado de ligamentos pulverização a ser medida pelo sistema. Embora estes ligamentos não são facilmente visíveis a olho nu, a sua presença irá geralmente mostrar-se visualmente na trama de distribuição como um pico secundário na extremidade maior da escala de tamanho de gotícula (Figura 3). Embora recomenda-se cautela em assumir que este pico secundário é o resultado da presença de ligamentos, como vibrações externas ou outras interferências com o sistema de difração de raios laser pode causaruma resposta semelhante. À medida que aumenta o nível de experiência do usuário, fazendo a distinção entre os dois com base em erros torna-se mais fácil. No caso de atomização é incompleta, descobrimos que se estende a distância de amostragem a 1,8 m (para bicos de pulverização aérea) resolve os dados de qualidade de emissão e retorna. Esta 1,8 m de distância é de fato a distância padrão em que o nosso grupo avalia todos os bicos de jato compacto em condições a aplicação aérea. Ao trabalhar com injectores pulverizadores chão, há uma classe de modelos de bico que utilizam um duplo, à saída do orifício de jacto plano o podem necessitar de modificação para o bico de configuração de montagem para segurar todo o penacho de pulverização passa através da área de amostra sem sujar as lentes do sistema de difracção de laser . Enquanto este método é projetado para minimizar o viés de amostragem devido a preconceitos espaciais associadas a sistemas de difração de laser, não eliminá-los completamente, o que significa que os valores do tamanho das gotículas retuRN não pode ser tomada como &quot;absoluto&quot;. difracção de laser não proporciona um meio para medir e ajustar, os dados de tamanho das gotículas resultantes para as velocidades de gotículas não homogéneas entre os diferentes tamanhos de gotas na nuvem de pulverização compósita. Isto torna-se crítica quando os conjuntos de dados entre laboratórios são comparados, em especial no que diz respeito a bicos de pulverização do solo. O método actualmente aceite para padronizar os resultados e permitir comparações entre laboratórios utiliza uma série de bicos de pulverização de referência altamente calibrados, cujos dados tamanho de gota são usados ​​para estabelecer um conjunto de categorias de classificação. A avaliação destes bicos deve ser conduzida como parte de cada avaliação dimensionamento gota. Mais detalhes sobre os bicos e definições de classificação pode ser encontrada na Sociedade Americana de Engenheiros Agrícolas e Biológicos (ASABE) &quot;pulverização do bico Classificação por Gota Spectra&quot; Norma Internacional (ASAE / ANSI, 2009). Como discutido na Emtrodução, existem outros sistemas de gotícula de dimensionamento além de difracção a laser. Onde difracção de laser proporciona uma medida compósita de tamanho de gota ao longo de toda a pluma de pulverização, estes métodos se concentrar em uma pequena área com a nuvem de pulverização, a amostragem de apenas uma pequena porção do total da nuvem de pulverização. A obtenção de uma amostra representativa de toda a pluma com estes outros métodos exige uma muito mais rigorosa, e demorado transversal, multi-cordal de área de secção transversal da nuvem de pulverização, resultando num grande número de sub-amostras que devem ser combinados para gerar um resultado compósito. Isto requer significativamente mais tempo do que usando difracção de laser. Uma vez que este método foi integrado com sucesso para um programa de pesquisa e as técnicas dominado pelos utilizadores, o desafio seguinte é a realização de experiências bem estruturado destinado a compreender o papel que cada um dos factores de influência jogar com respeito à formação de tamanho de gotícula. Este é um cevadadesafio er do que parece dada a combinação aparentemente interminável de tipo de bico, a configuração do bocal e fatores operacionais, a velocidade ea posição do bico (pulverização aérea) e misturas de tanque do mundo real utilizado pela indústria aplicação agrícola. Mesmo mais de um desafio é encontrar uma maneira os torna esta informação disponível para os aplicadores em um formato que é facilmente utilizável. Uma opção nosso grupo utilizado com grande sucesso é uma classe de modelos experimentais chamadas superfícies de resposta que permitem o desenvolvimento de modelos de previsão de tamanho de gotas com base num número limitado de tratamentos experimentais, permitindo uma avaliação extremamente eficiente de vários bicos e soluções 14 de pulverização, 15. Este método de criação estruturado tem sido utilizada para desenvolver uma série de modelos de tamanho de gotas para a antena 11 e bocais de solo mais comumente usado 16 utilizados pelos aplicadores agrícolas.

Ao fazer qualquer aplicação por pulverização de agroquímicos, as principais preocupações estão garantindo eficácia biológica máxima enquanto minimiza qualquer movimento fora do alvo e os impactos ambientais adversos associados ou outro dano biológico não-alvo. Um dos principais fatores a serem considerados quando da criação de qualquer pulverizador, antes de uma aplicação, é o tamanho das gotas, o que tem sido reconhecido como um dos principais parâmetros que influenciam geral deposição de calda, eficácia e drift. Enquanto há uma série de outros fatores que potencialmente afetam a deposição de pulverização e tração, tamanho de gota é um dos mais fáceis de mudar para atender às necessidades de um determinado cenário de aplicação. O tamanho das gotas a partir de qualquer bico de pulverização agrícola é influenciada por um número de factores incluindo, mas não limitados a, tipo de bico, o tamanho do orifício do bocal, a pressão de pulverização e solução de pulverização propriedades físicas. Com aplicações aéreas, a influência adicional de corte de ar resultante da velocidade aerodinâmica da aeronave e dodo bocal de orientação em relação ao que airshear, causa rompimento secundário dos pulverizadores que saem dos bicos 1. Com todos esses fatores, os aplicadores são confrontados com a difícil tarefa de fazer a seleção do bico adequado e decisões de configuração operacionais que garantir que todos os produtos pesticidas rótulos sejam atendidas e que o tamanho da gota de pulverização resultante é tal que a deposição on-alvo e eficácia biológica são mantidos enquanto minimiza fora do alvo movimento. O objetivo deste método é fornecer informação clara e concisa sobre o tamanho das gotículas resultantes das várias combinações que influenciam fatores para apoiar as decisões operacionais de um aplicador. Enquanto há uma série de instrumentos disponíveis para medir o tamanho das gotas de sprays, as medições de bicos de pulverização de agroquímicos são tipicamente quer difração de raios laser, imagens, ou doppler fase baseado 2. Os métodos baseados imagens e fase doppler são métodos contador de partículas individuais,o que significa que áreas menores dentro da nuvem de pulverização estão focados em, com partículas individuais a ser medido 3. Considerando que os métodos de difracção a laser fazer uma medição de conjunto, o que significa que a distribuição de um grupo de partículas é rapidamente medida 3. Embora estes métodos diferem em princípio, com a configuração e uso adequado, resultados comparáveis ​​podem ser obtidas 4. métodos de difração de raios laser têm sido amplamente adotado pela comunidade aplicação agrícola, devido à facilidade de uso, capacidade de alta densidade número sprays rapidamente de medição e da grande faixa de medição dinâmica. Como uma medição conjunto é feito, uma única transversal de uma coluna de pulverização através da linha de medição é tudo o que é necessário para um tamanho de gota compósito de toda a pulverização. Isto permite a avaliação eficientes de tamanho de gotícula de um grande número de bicos de pulverização e combinações de parâmetros operacionais. Em comparação, os métodos de contador de partículas individuais, necessariamente focar muito menor áreas within uma nuvem de spray, a fim de capturar partículas individuais, o que significa que vários locais de medição devem ser avaliados e combinados para retornar um resultado composto. Isto requer significativamente mais tempo, esforço e solução de pulverização para avaliar um único pluma de pulverização do que os métodos baseados difracção de laser. O aumento do volume de pulverização necessário pode apresentar um problema significativo se produtos reais de pesticidas estão sendo testados, como resultado do aumento dos custos do material utilizado e os custos de eliminação. No entanto, os métodos do contador de partículas individuais têm a vantagem de proporcionar uma amostra temporais, em que se mede o número de gotas por unidade de tempo que passam através de um volume da amostra, enquanto que difracção de laser fornece uma amostra espacial como a medida é proporcional ao número de gotículas dentro um determinado volume de 5. Foram todas as velocidades de gotículas dentro de um determinado pulverizar a mesma, os métodos iria proporcionar resultados idênticos. No entanto, para a maioria dos sistemas de pulverização de gotículas as velocidades são correlacionadosa gota tamanho, resultando em um viés com métodos de amostragem espaciais 6. Superar esse viés espacial de medidas de difração de laser através de metodologia de teste adequada é uma parte crítica de avaliar pulverização tamanho das gotas de bicos de pulverização agrícolas 4. A polarização espacial é reduzida ao testar bicos numa corrente de ar concorrente de 13 m / seg e com o local de medição localizado a uma distância adequada a partir do bocal, como a combinação destes dois parâmetros resulta em velocidades de gotículas homogénea em toda a nuvem de pulverização 4. Além disso, a polarização espacial é pequena (5% ou menos) para testes de bocal antena devido às altas velocidades simultâneas avaliadas 7,8. Para determinar o método de ensaio ideal para reduzir o viés espacial com nossos atuais de baixa e alta velocidade instalações de túnel de vento, a série de bicos de referência utilizado para determinar classificações de tamanho de pulverização agrícola 9 foram avaliadas para o tamanho das gotas ucantar tanto difração de raios laser e métodos de imagem 10. Dimensionando avaliações foram realizadas em várias combinações de velocidade do ar concorrente e distância de medição (distância da saída do bocal para o ponto de medição), representativo da gama operacional das instalações existentes. medidas de difração de laser foram comparados com os resultados de imagens para determinar o viés espacial potencial e a combinação ideal de distância de medição de velocidade e concorrente foi selecionado como o procedimento operacional padrão. A distância de medição de 30,5 cm e uma velocidade simultânea de 6,7 m / s para a avaliação de bicos de pulverização do solo no túnel de vento fraco velocidade reduzida viés espacial ou inferior a 10 5%. Polarizações espaciais de 3% ou menos foram obtidos para as avaliações de bocal aéreas no túnel de alta velocidade, para todas as velocidades testadas, com uma distância de medição de 45,7 cm 10. Usando estes métodos padrão, os autores também foram capazes de demonstrar que laboratório para laboratório variabilidade poderia ser minimizado, proporcionando dados de tamanho de gota interlaboratoriais consistentes 11. Todos os testes de tamanho de gota demonstrado como parte deste trabalho foi realizada no centro de pesquisa atomização de Aplicação Unidade de Pesquisa de Tecnologia da USDA-ARS-aérea. Um sistema de difracção de laser foi posicionado a jusante do bocal às distâncias indicadas na secção de Protocolo. Para os testes de bocal do solo, o sistema foi configurado de difracção de laser, seguindo as instruções do fabricante, para ter uma gama dinâmica de tamanho 18-3,500 uM por 31 caixas de 12. Da mesma forma para o bocal aérea testar o sistema foi configurado com um intervalo de tamanho dinâmico, de 9 a 1.750 mm, também por 31 caixas 12. avaliações de bicos de pulverização com base aéreos foram realizados em ar de alta velocidade para simular as condições a aplicação aérea. bicos de pulverização do solo foram testados em uma seção túnel de vento maior com uma única velocidade do ar em simultâneo para minimizar o spacial viés de difração de raios laser. Os bocais a ser testado foram posicionados a montante do sistema de difracção de laser nas distâncias referidas na secção de Protocolo. Os bicos foram montados sobre uma travessa linear permitindo a pluma de pulverização a ser deslocado verticalmente através da zona de medição durante um dado ciclo de medição. O protocolo para o teste de bocal chão descreve uma experiência examinando três injectores típicos em duas pressões de pulverização enquanto que o teste de bocal aéreo descreve uma experiência examinando dois bicos de pulverização típicos em duas pressões de pulverização e três velocidades. Ambos os cenários de teste usar uma solução de pulverização &quot;ativo em branco&quot;, em vez de apenas água, para imitar os efeitos de soluções de pulverização do mundo real.

<table><tbody><tr><td>90% Non-ionic surfactant</td><td>Wilbur-Ellis</td><td>R11</td><td>R11 is the trade name of Wilbur-Ellis non-ionic surfactant.&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>HELOS-VARIO/KR</td><td>Sympatec GmbH System-Partikel-Technik</td><td>HELOS-VARIO/KR</td><td>This system is available with several different lens options that change the effective measurement size range.&amp;nbsp;&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Wind Tunnel/Blower systems</td><td>Custom built</td><td></td><td>Airspeed range of Low speed system is 0-7 m/sec and high speed from 18-98 m/sec</td></tr><tr><td>Air Compressor</td><td></td><td></td><td>There is no specific air compressor needed to feed the system.&amp;nbsp; However, the larger the tank volume and the higher the working volumetric flow rating, the better it will keep up with the testing.</td></tr><tr><td>2015 and 4015 Aerial Nozzles</td><td>CP Products</td><td>CP11TT and CP05 swivel with 2015 and 4015 tips</td><td>These were the aerial nozzles detailed in the methods, however, any number of spray nozzles can be evaluated by this method.</td></tr><tr><td>11005, AI11005 and TTI11005 Ground Nozzles</td><td>Spraying Systems</td><td>XR11005, AI11005 and TTI11005</td><td>As with the aerial spray nozzles, these were the nozzles detailed in the Protocol, but this method is not limited to these nozzles</td></tr><tr><td>200 psi Stainless Steel pressure tank</td><td>Alloy Products Corp.</td><td>B501-0328-00-E-R</td><td>There are a number of suppliers with similar pressure vessels that can be used.&amp;nbsp; This suppliers had the highest pressure rated tanks on the market</td></tr><tr><td>Various plumbing and air fittings and hoses</td><td></td><td></td><td>Liquid and air plumbing fittings and hoses as needed to plumb the entire system</td></tr><tr><td>200 psi Pressure regulator</td><td>Coilhose Pneumatics</td><td>8803GH</td><td>Any pressure regulator will work, this one was size to meet the high pressure needs as well as the plumbing used</td></tr><tr><td>Pressure transducer</td><td>Omega&amp;nbsp;</td><td>PX419-150GV</td><td>This pressure transducer was selected to fit the higher pressure loads we use.&amp;nbsp; There are other pressure ranges available from the manufacturer</td></tr><tr><td>Airspeed Indicator</td><td>Aircraft Spruce</td><td>Skysports dual dial airspeed indicator 30-250 mph.</td><td>Any airspeed indicator can be used. This one was selected to fit the speed range of our high speed aerial nozzle testing tunnel.&amp;nbsp; &lt;br /&gt;&amp;nbsp; &lt;br /&gt;</td></tr><tr><td>Hot Wire anemometer</td><td>Extech</td><td>407119</td><td>There are also a variety of options for measureing the airspeed in the low speed wind tunnel used for testing ground nozzles.&amp;nbsp;</td></tr></tbody></table>

measuring spray droplet size from agricultural nozzles using laser diffraction

Ao fazer uma aplicação de qualquer material de protecção das culturas, tais como um herbicida ou pesticida, o aplicador usa uma variedade de habilidades e informações para fazer um pedido para que o material chega ao local de destino (ou seja, planta). Informação crítica neste processo é o tamanho das gotículas que um bocal de pulverização em particular, a pressão de pulverização, e uma combinação de solução de pulverização gera, como o tamanho das gotas influencia grandemente a eficácia do produto e como o spray se move através do ambiente. Pesquisadores e fabricantes de produtos geralmente usam equipamentos de difração de raios laser para medir o tamanho das gotas de pulverização em túneis de vento de laboratório. O trabalho aqui apresentado descreve os métodos utilizados na realização de medições de tamanho de gotas de pulverização com o equipamento de difracção de laser para ambos solo e a aplicação aérea cenários que podem ser usados ​​para assegurar a precisão inter e intra-laboratório, minimizando viés de amostragem está relacionado com sistemas de difracção a laser. Manter medição di críticaposturas e fluxo de ar em simultâneo em todo o processo de teste é a chave para essa precisão. em tempo real de análise de qualidade de dados também é fundamental para prevenir o excesso de variação nos dados ou a inclusão estranha de dados errados. Algumas limitações deste método incluem pontas de pulverização atípicos, soluções para pulverização ou condições de aplicação que resultam em correntes de pulverização que não atomizar totalmente dentro das distâncias de medição discutidos. adaptação de sucesso deste método pode proporcionar um método altamente eficiente para a avaliação do desempenho de bicos de pulverização de aplicação de agroquímicos sob uma variedade de configurações operacionais. Também são discutidos os potenciais considerações de design experimentais que podem ser incluídos para melhorar a funcionalidade dos dados recolhidos.

Os dados resultantes deste método pode ser expresso em uma variedade de formatos, dependendo da preferência do usuário e as capacidades operacionais do sistema de difração de raios laser. Tipicamente, estes dados são apresentados como um gráfico da distribuição de tamanho de gotícula ponderado pelo volume (Figuras 1 e 2) ou como métricas descritiva tamanho de gotícula (Tabelas 1 e 2). Estes resultados podem ser utilizados para examinar o impacto que as mudanças no bocal ou parâmetros operacionais têm no tamanho das gotas de pulverização, resultante. Foram examinados dois bicos de pulverização aéreas diferentes, ambos com o mesmo tamanho do orifício, mas com diferentes ângulos de pulverização do ventilador. Com estes dois bocais aéreas, foram também examinados os efeitos da pressão de pulverização e a velocidade do ar sobre o tamanho de gotícula. Examinando o bocal 2015 operado a uma pressão de pulverização de 207 kPa e comparar o volume de weigdistribuições hted resultantes do mesmo bocal sendo operado de 53,6 m / seg contra 71,5 m / s de velocidade do ar, é imediatamente óbvio que as elevadas velocidades do ar resulta em uma mudança dramática nas distribuições incrementais e cumulativos para diâmetros de gotículas menores (Figuras 1 e 2) que é o resultado do aumento da dissolução de gotas de pulverização na maior velocidade. Embora a representação gráfica dos resultados fornecem uma representação muito visual dos resultados, os valores quantitativos derivados destas distribuições são mais práticos para os conjuntos de dados maiores. Métricas tamanho típico das gotículas de pulverização utilizados na investigação agrícola incluem o V0.1 D, D V0.5 e V0.9 valores D, que correspondem aos diâmetros de gotículas de modo a que 10, 50 e 90% (respectivamente) do volume de pulverização está contido em gotículas de diâmetro igual ou menor. Estes dados são as mesmas que as mostradas nas distribuições gráficas, mas proporcionar um mais conveniente foRMAT de expressar os dados. Comparando os dados para ambos os bicos 2015 e 4015 de pulverização em ambas as pressões e as três velocidades, tendências gerais pode ser observado (Tabela 1). Os resultados 4015 bico de jacto plano em tamanhos de gotas mais pequenas do que o de 2015, a mesma pressão e velocidade do ar, como indicado pelos diâmetros menor volume ponderados (D v0.1, D V0.5, V0.9 e D) e o aumento do volume total do pulverizador composto de gota de 100 um ou menos. D V0.1, V0.5 D, e D V0.9 são os diâmetros de gotículas de modo a que 10, 50 e 90%, respectivamente, do volume total de pulverização é constituído por gotículas de diâmetro igual ou menor. Este é o resultado de o ângulo de pulverização ventilador aumento cada vez maior a dissolução nas bordas exteriores do ângulo ventilador líquido. Dentro do mesmo tipo de bico e spray de pressão, todas as métricas de tamanho de gotas diminuir com velocidades cada vez maiores, mais uma vez, como resultado do aumento da separação de gotículas no highevelocidades r. Um fenômeno interessante com os bicos de pulverização aérea é visto quando se olha para os efeitos da pressão de pulverização dentro de cada combinação bico e velocidade. Tudo o mais permanecendo igual, como a pressão aumenta, o mesmo acontece com o tamanho das gotas 11. Isto é causado por uma diminuição na diferença de velocidade relativa entre o líquido que sai do bico e a corrente de ar circundante, enquanto o líquido aumenta a velocidade de saída medida que a pressão aumenta (Tabela 1) 13. Olhando para os resultados a partir dos bicos de terra e pressões de pulverização testadas, o efeito do tipo de bocal sobre o tamanho das gotículas é significativa com o TTI11003 resultando em tamanhos de gotas que são mais do que o dobro do XRC11003 e os tamanhos AI11003 Gota que cai no meio da outra dois (Tabela 2). Dentro de cada tipo de bico, os efeitos da pressão pode ser observado com tamanhos de gotas diminuindo com o aumento da pressão de pulverização. Figura 1. A distribuição de tamanho de gotícula incremental para uma ventoinha plana bico de pulverização aérea de 20 graus com um orifício 15 # operado a 207 kPa e uma velocidade do ar na de 53,6 m / seg. A curva azul representa a distribuição periódica ponderado pelo volume que fornece a percentagem do volume total de pulverização contém gotas que caem com a gama de cada caixa de medição conforme medido pelo sistema de difracção de laser. A curva a vermelho são os mesmos dados, mas representado como dados cumulativos. Os dados cumulativos para os diâmetros permite ponderado em volume específicos para uma determinada percentagem do volume total de pulverização para ser determinada. Como ilustrado na figura, para obter o diâmetro D do volume V0.5, localizando o ponto de 50% na curva cumulativa e o diâmetro de gotícula associado mostra que 50% do volume total de pulverização está contido na pulverização droplets de diâmetro 551 mm ou menor. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54533/54533fig1large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/54533/54533fig2.jpg" /> Figura 2. distribuição de tamanho de gotícula incremental para uma ventoinha plana bico de pulverização aérea de 40 graus com um orifício 15 # operado a 207 kPa e uma velocidade do ar na de 71,5 m / seg. Como na Figura 1, a curva azul representa a distribuição do volume e ponderados periódica a curva vermelha é a distribuição cumulativa. Em comparação com os resultados mostrados na Figura 1, a distribuição incremental indica uma mudança significativa para diâmetros de gotículas mais pequenas como um resultado do aumento da velocidade do ar e, por conseguinte, dissolução gota secundária. A determinação do diâmetro D do volume V0.5 mostra que 50% deste volume de pulverização é Contained em gotículas de diâmetro 350 mm ou menor. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54533/54533fig2large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/54533/54533fig3.jpg" /> Figura 3. distribuição de tamanho de gotícula Incremental com falsa exemplo trama de pico. O, menor pico secundário à direita, em direção à extremidade maior da escala de tamanho de gota é normalmente o resultado de qualquer vibrações ou outro ruído no sistema ou a presença de ligamentos associada com atomização incompleta dentro da nuvem de pulverização. Tal como as distribuições de tamanho de gotas para os bicos e soluções de pulverização agrícola típico são tipicamente ligar-distribuído normalmente, a presença de um pico secundário na distribuição pode ser um resultado válido a partir de uma solução de pulverização atípico e / ou a combinação do bico, mas é mais provável que um indicator de algum problema de confusão no processo de medição. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54533/54533fig3large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td rowspan="2"> Bocal </td><td rowspan="2"> Pressão (kPa) </td><td rowspan="2"> Velocidade do ar (m / s) </td><td colspan="3"> Volume Weighted diâmetros (mm) [média ± St. Dev.] </td><td rowspan="2"> Percentagem de Spray Volume Menos de 100 mm </td></tr><tr><td> D V0.1 </td><td> D V0.5 </td><td> D V0.9 </td></tr><tr><td rowspan="6"> 2015 </td><td rowspan="3"> 207 </td><td> 53,6 </td><td> 243,5 ± 2,5 </td><td> 551,8 ± 4,6 </td><td> 903,0 ± 25,4 </td><td> 1,4 ± 0,05 </td></tr><tr><td> 62,6 </td&gt; <td> 192,1 ± 0,5 </td><td> 444,5 ± 1,5 </td><td> 781,7 ± 7,0 </td><td> 2,4 ± 0,04 </td></tr><tr><td> 71,5 </td><td> 147,0 ± 2,8 </td><td> 350,6 ± 6,1 </td><td> 673,3 ± 14,6 </td><td> 4,5 ± 0,18 </td></tr><tr><td rowspan="3"> 414 </td><td> 53,6 </td><td> 289,1 ± 3,1 </td><td> 655,6 ± 2,1 </td><td> 1208,7 ± 11,6 </td><td> 0,8 ± 0,03 </td></tr><tr><td> 62,6 </td><td> 237,6 ± 0,1 </td><td> 542,7 ± 1,7 </td><td> 1072,5 ± 13,7 </td><td> 1,3 ± 0,01 </td></tr><tr><td> 71,5 </td><td> 170,8 ± 1,1 </td><td> 400,6 ± 3,3 </td><td> 732,1 ± 6,4 </td><td> 3,2 ± 0,05 </td></tr><tr><td rowspan="6"> 4015 </td><td rowspan="3"> 207 </td><td> 53,6 </td><td> 230,2 ± 1,3 </td><td> 514,9 ± 1,9 </td><td> 863,3 ± 1,2 </td><td> 1,5 ± 0,03 </td></tr><tr><td> 62,6 </td><td> 175,1 ± 2,0 </td><td> 404,5 ± 2,6 </td><td> 714,2 ± 3.0 </td><td> 3,1 ± 0,10 </td></tr><tr><td> 71,5 </td><td> 146,6 ± 0,8 </td><td> 344,5 ± 2,4 </td><td> 656,4 ± 9,5 </td><td> 4,6 ± 0,05 </td></tr><tr><td rowspan="3"> 414 </td><td> 53,6 </td><td> 255,2 ± 2,4 </td><td> 557,3 ± 2,3 </td><td> 994,9 ± 8,1 </td><td> 1 ± 0,04 </td></tr><tr><td> 62,6 </td><td> 200,1 ± 2,6 </td><td> 449,4 ± 7,0 </td><td> 774,9 ± 10,7 </td><td> 2,1 ± 0,06 </td></tr><tr><td> 71,5 </td><td> 165,5 ± 1,4 </td><td> 383,5 ± 2,6 </td><td> 696,8 ± 4,9 </td><td> 3,4 ± 0,08 </td></tr></tbody></table> Tabela 1. Volume ponderada diâmetros (médias ± desvios-padrão em três medições repetidas) para 2015 e 4015 leque plano de bicos de pulverização aérea operados a pressões de spray de 207 e 414 kPa e em velocidades de 53,6, 62,6 e 71,5 m / seg. <table border="1" fo:keep-together.within-page = &quot;1&quot; fo: manter-com-next.within-page = &quot;always&quot;&gt; <tbody><tr><td rowspan="2"> Bocal </td><td rowspan="2"> Pressão (kPa) </td><td colspan="3"> Volume Weighted diâmetros (mm) [média ± St. Dev.] </td><td rowspan="2"> Percentagem de Spray Volume Menos de 100 mm </td></tr><tr><td> D V0.1 </td><td> D V0.5 </td><td> D V0.9 </td></tr><tr><td rowspan="2"> XRC11005 </td><td> 276 </td><td> 115,1 ± 2,1 </td><td> 268,2 ± 5,6 </td><td> 451,0 ± 18,0 </td><td> 7,2 ± 0,28 </td></tr><tr><td> 414 </td><td> 101,0 ± 0,0 </td><td> 244,2 ± 0,7 </td><td> 424,3 ± 4,3 </td><td> 9,8 ± 0,01 </td></tr><tr><td rowspan="2"> AI11005 </td><td> 276 </td><td> 227,6 ± 1,9 </td><td> 468,9 ± 4,1 </td><td> 763,0 ± 22,0 </td><td> 1,1 ± 0,03 </td></tr><tr><td> 414 </td><td> 183,4 &amp; #177; 0,6 </td><td> 399,6 ± 0,9 </td><td> 668,6 ± 2,5 </td><td> 2,2 ± 0,05 </td></tr><tr><td rowspan="2"> TTI11005 </td><td> 276 </td><td> 365,3 ± 5,3 </td><td> 711,9 ± 16,9 </td><td> 1013,8 ± 26,1 </td><td> 0,1 ± 0,00 </td></tr><tr><td> 414 </td><td> 311,5 ± 4.0 </td><td> 645,7 ± 12,3 </td><td> 992,7 ± 24,7 </td><td> 0,2 ± 0,01 </td></tr></tbody></table> Tabela 2. ponderada por volumes de diâmetros (médias ± desvios-padrão em três medições repetidas) por três bicos de pulverização do solo (XRC11005, AI11005 e TTI11005) operado a pressões de spray de 276 e 414 kPa.

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Measuring Spray Droplet Size from Agricultural Nozzles Using Laser Diffraction

Apresentamos protocolos a serem utilizados na medição do tamanho das gotas de pulverização de bicos agrícolas utilizadas tanto em aplicações agroquímicas baseados aéreas e no solo. Estes métodos apresentados foram desenvolvidos para fornecer dados de tamanho de gotícula consistente e reproduzível tanto inter- e intra-laboratorial, quando se utiliza sistemas de difracção a laser.

Medir o tamanho do pulverizador Gota de bicos agrícolas Usando Laser Difração

When making an application of any crop protection material such as an herbicide or pesticide, the applicator uses a variety of skills and information to ...

measuring-spray-droplet-size-from-agricultural-nozzles-using-laser

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

16.9K visualizações.  USDA ARS.  Apresentamos protocolos a serem utilizados na medição do tamanho das gotas de pulverização de bicos agrícolas utilizadas tanto em aplicações agroquímicas baseados aéreas e no solo. Estes métodos apresentados foram desenvolvidos para fornecer dados de tamanho de gotícula consistente e reproduzível tanto inter- e intra-laboratorial, quando se utiliza sistemas de difracção a laser. 

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A Protocol for Conducting Rainfall Simulation to Study Soil Runoff

Rainfall is a driving force for the transport of environmental contaminants from agricultural soils to surficial water bodies via surface runoff. The objective of this study was to characterize the effects of antecedent soil moisture content on the fate and transport of surface applied commercial urea, a common form of nitrogen (N) fertilizer, following a rainfall event that occurs within 24&#160;hr&#160;after fertilizer application. Although urea is assumed to be readily hydrolyzed to ammonium and therefore not often available for transport, recent studies suggest that urea can be transported from agricultural soils to coastal waters where it is implicated in harmful algal blooms. A rainfall simulator was used to apply a consistent rate of uniform rainfall across packed soil boxes that had been prewetted to different soil moisture contents. By controlling rainfall and soil physical characteristics, the effects of antecedent soil moisture on urea loss were isolated. Wetter soils exhibited shorter time from rainfall initiation to runoff initiation, greater total volume of runoff, higher urea concentrations in runoff, and greater mass loadings of urea in runoff. These results also demonstrate the importance of controlling for antecedent soil moisture content in studies designed to isolate other variables, such as soil physical or chemical characteristics, slope, soil cover, management, or rainfall characteristics. Because rainfall simulators are designed to deliver raindrops of similar size and velocity as natural rainfall, studies conducted under a standardized protocol can yield valuable data that, in turn, can be used to develop models for predicting the fate and transport of pollutants in runoff.

A rainfall simulator was used to apply a consistent rate of uniform rainfall to packed soil boxes in a study of the fate and transport of urea, a nonpoint source environmental contaminant. Under uniform soil and rainfall conditions, antecedent soil moisture content exerted strong control over urea loss in surface runoff.

Um protocolo para Realização Chuvas Simulação para o Estudo de Escoamento do Solo

Rainfall is a driving force for the transport of environmental contaminants from agricultural soils to surficial water bodies via surface runoff. The ...

Ambiente

Dispersion of Nanomaterials in Aqueous Media: Towards Protocol Optimization

The sonication process is commonly used for de-agglomerating and dispersing nanomaterials in aqueous based media, necessary to improve homogeneity and stability of the suspension. In this study, a systematic step-wise approach is carried out to identify optimal sonication conditions in order to achieve a stable dispersion. This approach has been adopted and shown to be suitable for several nanomaterials (cerium oxide, zinc oxide, and carbon nanotubes) dispersed in deionized (DI) water. However, with any change in either the nanomaterial type or dispersing medium, there needs to be optimization of the basic protocol by adjusting various factors such as sonication time, power, and sonicator type as well as temperature rise during the process. The approach records the dispersion process in detail. This is necessary to identify the time points as well as other above-mentioned conditions during the sonication process in which there may be undesirable changes, such as damage to the particle surface thus affecting surface properties. Our goal is to offer a harmonized approach that can control the quality of the final, produced dispersion. Such a guideline is instrumental in ensuring dispersion quality repeatability in the nanoscience community, particularly in the field of nanotoxicology.

Here, we present a step-wise protocol for the dispersion of nanomaterials in aqueous media with real-time characterization to identify the optimal sonication conditions, intensity, and duration for improved stability and uniformity of nanoparticle dispersions without impacting the sample integrity.

Dispersão de nanomateriais em meios aquosos: para otimização de protocolo

The sonication process is commonly used for de-agglomerating and dispersing nanomaterials in aqueous based media, necessary to improve homogeneity and ...

Quantitative Locomotion Study of Freely Swimming Micro-organisms Using Laser Diffraction

Soil and aquatic microscopic organisms live and behave in a complex three-dimensional environment. Most studies of microscopic organism behavior, in contrast, have been conducted using microscope-based approaches, which limit the movement and behavior to a narrow, nearly two-dimensional focal field.1 We present a novel analytical approach that provides real-time analysis of freely swimming C. elegans in a cuvette without dependence on microscope-based equipment. This approach consists of tracking the temporal periodicity of diffraction patterns generated by directing laser light through the cuvette. We measure oscillation frequencies for freely swimming nematodes.
Analysis of the far-field diffraction patterns reveals clues about the waveforms of the nematodes. Diffraction is the process of light bending around an object. In this case light is diffracted by the organisms. The light waves interfere and can form a diffraction pattern. A far-field, or Fraunhofer, diffraction pattern is formed if the screen-to-object distance is much larger than the diffracting object. In this case, the diffraction pattern can be calculated (modeled) using a Fourier transform.2
C. elegans are free-living soil-dwelling nematodes that navigate in three dimensions. They move both on a solid matrix like soil or agar in a sinusoidal locomotory pattern called crawling and in liquid in a different pattern called swimming.3 The roles played by sensory information provided by mechanosensory, chemosensory, and thermosensory cells that govern plastic changes in locomotory patterns and switches in patterns are only beginning to be elucidated.4 We describe an optical approach to measuring nematode locomotion in three dimensions that does not require a microscope and will enable us to begin to explore the complexities of nematode locomotion under different conditions.

Microscopic organisms like the free-swimming nematode C. elegans, live and behave in a complex three-dimensional environment. We report on a novel approach that provides analysis of C. elegans using diffraction patterns. This approach consists of tracking the temporal periodicity of diffraction patterns generated by directing laser light through a cuvette.

Estudo quantitativo de locomoção livremente Natação Micro-organismos Usando Difração Laser

Soil and aquatic microscopic organisms live and behave in a complex three-dimensional environment. Most studies of microscopic organism behavior, in ...

Bioengenharia

Controlled Synthesis and Fluorescence Tracking of Highly Uniform Poly(N-isopropylacrylamide) Microgels

Stimuli-sensitive poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) microgels have various prospective practical applications and uses in fundamental research. In this work, we use single particle tracking of fluorescently labeled PNIPAM microgels as a showcase for tuning microgel size by a rapid non-stirred precipitation polymerization procedure. This approach is well suited for prototyping new reaction compositions and conditions or for applications that do not require large amounts of product. Microgel synthesis, particle size and structure determination by dynamic and static light scattering are detailed in the protocol. It is shown that the addition of functional comonomers can have a large influence on the particle nucleation and structure. Single particle tracking by wide-field fluorescence microscopy allows for an investigation of the diffusion of labeled tracer microgels in a concentrated matrix of non-labeled microgels, a system not easily investigated by other methods such as dynamic light scattering.

Controlled Synthesis and Fluorescence Tracking of Highly Uniform PolyN-isopropylacrylamide Microgels

Non-stirred precipitation polymerization provides a rapid, reproducible prototyping approach to the synthesis of stimuli-sensitive poly(N-isopropylacrylamide) microgels of narrow size distribution. In this protocol synthesis, light scattering characterization and single particle fluorescence tracking of these microgels in a wide-field microscopy setup are demonstrated.

Síntese controlada e Fluorescência de rastreamento de Poly altamente uniforme (<em&gt; N</em&gt; -isopropylacrylamide) microgéis

Stimuli-sensitive poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) microgels have various prospective practical applications and uses in fundamental research. In this ...

Química

Measurement of Particle Size Distribution in Turbid Solutions by Dynamic Light Scattering Microscopy

A protocol for measuring polydispersity of concentrated polymer solutions using dynamic light scattering is described. Dynamic light scattering is a technique used to measure the size distribution of polymer solutions or colloidal particles. Although this technique is widely used for the assessment of polymer solutions, it is difficult to measure the particle size in concentrated solutions due to the multiple scattering effect or strong light absorption. Therefore, the concentrated solutions should be diluted before measurement. Implementation of the confocal optical component in a dynamic light scattering microscope1 helps to overcome this barrier. Using such a microscopic system, both transparent and turbid systems can be analyzed under the same experimental setup without a dilution. As a representative example, a size distribution measurement of a temperature-responsive polymer solution was performed. The sizes of the polymer chains in an aqueous solution were several tens of nanometers at a temperature below the lower critical solution temperature (LCST). In contrast, the sizes increased to more than 1.0 &#181;m when above the LCST. This result is consistent with the observation that the solution turned turbid above the LCST.

A protocol for the direct measurement of particle size distribution in concentrated solutions using dynamic light scattering microscopy is presented.

Medição do Tamanho de Partículas Distribuição em turvas Solutions pela Dynamic dispersão de luz Microscopia

A protocol for measuring polydispersity of concentrated polymer solutions using dynamic light scattering is described. Dynamic light scattering is a ...

Film Control to Study Contributions of Waves to Droplet Impact Dynamics on Thin Flowing Liquid Films

Droplet impact is a very common phenomenon in nature and attracts attention due to its aesthetic fascination and wide-ranging applications. Previous studies on flowing liquid films have neglected the contributions of spatial structures of waves to the impact outcome, while this has recently been shown to have a significant influence on the drop impact dynamics. In this report, we outline a step-by-step procedure to investigate the effect of periodic inlet forcing of a flowing liquid film leading to the production of spatiotemporally regular wave structures on drop impact dynamics. A function generator in connection with a solenoid valve is used to excite these spatiotemporally regular wave structures on the film surface while the impact dynamics of uniform-sized droplets are captured using a high-speed camera. Three distinct regions are then studied; viz. the capillary wave region preceding the large wave peak, the flat film region, and the wave hump region. The effects of important dimensionless quantities such as film Reynolds, drop Weber and Ohnesorge numbers parameterized by the film flow rate, drop speed, and drop size are also examined. Our results show interesting, hitherto undiscovered dynamics brought about by this application of film inlet forcing of the flowing film for both low and high inertia drops.

A protocol to study the contributions of waves to droplet impact dynamics on flowing liquid films is presented.

Controle de filme para estudar as contribuições das ondas a dinâmica de impacto da gota em filmes líquido fluindo fino

Droplet impact is a very common phenomenon in nature and attracts attention due to its aesthetic fascination and wide-ranging applications. Previous ...

Engenharia

Measuring the Interaction Force Between a Droplet and a Super-hydrophobic Substrate by the Optical Lever Method

The goal of this paper is to investigate the interaction force between droplets and super-hydrophobic substrates in the air. A measurement system based on an optical lever method is designed. A millimetric cantilever is used as a force sensitive component in the measurement system. Firstly, the force sensitivity of the optical lever is calibrated using electrostatic force, which is the critical step in measuring interaction force. Secondly, three super-hydrophobic substrates with different grid fractions are prepared with nanoparticles and copper grids. Finally, the interaction forces between droplets and super-hydrophobic substrates with different grid fractions are measured by the system. This method can be used to measure the force on the scale of sub-micronewton with a resolution on the scale of nanonewton. The in-depth study of the contact process of droplets and super-hydrophobic structures can help to improve the production efficiency in coating, film and printing. The force measurement system designed in this paper can also be used in other fields of microforce measurement.

The protocol aims to investigate the interaction between droplets and super-hydrophobic substrates in the air. This includes calibrating the measurement system and measuring the interaction force at super-hydrophobic substrates with different grid fractions.

Medindo a força de interação entre um droplet e um substrato super-hidrofóbico pelo método de alavanca óptica

The goal of this paper is to investigate the interaction force between droplets and super-hydrophobic substrates in the air. A measurement system based on ...

High Throughput Analysis of Liquid Droplet Impacts

Experimental studies of liquid drop impacts on surfaces are often restricted in their scope due to the large range of possible experimental parameters such as material properties, impact conditions, and experimental configurations. Compounding this, drop impacts are often studied using data-rich high-speed photography, so that it is difficult to analyze many experiments in a detailed and timely manner. The purpose of this method is to enable efficient study of droplet impacts with high-speed photography by using a systematic approach. Equipment is aligned and calibrated to produce videos that can be accurately processed by a custom image processing code. Moreover, the file structure setup and workflow described here ensure efficiency and clear organization of data processing, which is carried out while the researcher is still in the lab. The image processing method extracts the digitized outline of the impacting droplet in each frame of the video, and processed data are stored for further analysis as required. The protocol assumes that a droplet is released vertically under gravity, and impact is recorded by a camera viewing from side-on with the drop illuminated using shadowgraphy. Many similar experiments involving image analysis of high-speed events could be addressed with minor adjustment to the protocol and equipment used.

This protocol enables efficient collection of experimental high-speed images of liquid drop impacts, and speedy analysis of those data in batches. To streamline these processes, the method describes how to calibrate and set up apparatus, generate an appropriate data structure, and deploy an image analysis script.

Análise de alto throughput de impactos de gotículas líquidas

Experimental studies of liquid drop impacts on surfaces are often restricted in their scope due to the large range of possible experimental parameters ...

Fabrication and Characterization of Thickness Mode Piezoelectric Devices for Atomization and Acoustofluidics

We present a technique to fabricate simple thickness mode piezoelectric devices using lithium niobate (LN). Such devices have been shown to atomize liquid more efficiently, in terms of &#64258;ow rate per power input, than those that rely on Rayleigh waves and other modes of vibration in LN or lead zirconate titanate (PZT). The complete device is composed of a transducer, a transducer holder, and a &#64258;uid supply system. The fundamentals of acoustic liquid atomization are not well known, so techniques to characterize the devices and to study the phenomena are also described. Laser Doppler vibrometry (LDV) provides vibration information essential in comparing acoustic transducers and, in this case, indicates whether a device will perform well in thickness vibration. It can also be used to &#64257;nd the resonance frequency of the device, though this information is obtained more quickly via impedance analysis. Continuous &#64258;uid atomization, as an example application, requires careful &#64258;uid flow control, and we present such a method with high-speed imaging and droplet size distribution measurements via laser scattering.

Fabrication of piezoelectric thickness mode transducers via direct current sputtering of plate electrodes on lithium niobate is described. Additionally, reliable operation is achieved with a transducer holder and &#64258;uid supply system and characterization is demonstrated via impedance analysis, laser doppler vibrometry, high-speed imaging, and droplet size distribution using laser scattering.

Fabricação e caracterização de dispositivos piezoelétricos do modo de espessura para atomização e acoustofluidos

We present a technique to fabricate simple thickness mode piezoelectric devices using lithium niobate (LN). Such devices have been shown to atomize liquid ...

Measuring Sub-23 Nanometer Real Driving Particle Number Emissions Using the Portable DownToTen Sampling System

The current particle size threshold of the European Particle Number (PN) emission standards is 23 nm. This threshold could change because future combustion engine vehicle technology may emit large amounts of sub-23 nm particles. The Horizon 2020 funded project DownToTen (DTT) developed a sampling and measurement method to characterize particle emissions in this currently unregulated size range. A PN measurement system was developed based on an extensive review of the literature and laboratory experiments testing a variety of PN measurement and sampling approaches. The measurement system developed is characterized by high particle penetration and versatility, which enables the assessment of primary particles, delayed primary particles, and secondary aerosols, starting from a few nanometers in diameter. This paper provides instruction on how to install and operate this Portable Emission Measurement System (PEMS) for Real Drive Emissions (RDE) measurements and assess particle number emissions below the current legislative limit of 23 nm.

Presented here is the DownToTen (DTT) portable emission measurement system to assess real driving automotive emissions of sub-23 nm particles.

Medir o tamanho do pulverizador Gota de bicos agrícolas Usando Laser Difração

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