Способ определения размера капель

Изобретение относится к области изучения качества распыления водных растворов и может быть использовано при оценке работы сельскохозяйственных опрыскивателей. Способ определения размеров капель включает распыление раствора водорастворимой соли на водоотталкивающую поверхность коллектора, помещенного в чашку Петри, над залитым в нее раствором соли, используемой для распыления, конденсационное восстановление капель и определение их размера микроскопированием, распыление производят насыщенным раствором водорастворимой соли с высокой гигроскопичностью, а чашку Петри заполняют ненасыщенным раствором такой же соли, после чего производят микроскопирование капель с прерывистым фотографированием их цифровой камерой с передачей изображения на монитор компьютера, с помощью считывающей программы устанавливают момент прекращения конденсационного роста капель, фиксируют их размер и рассчитывают первоначальный диаметр распыляемых капель по формуле

где D_i - диаметр капли в момент ее образования; D_n - диаметр капли, наблюдаемый в микроскоп; C_n - концентрация распыляемого раствора; C_i - концентрация раствора в чашке Петри. Техническим результатом является повышение точности проведения наблюдений и увеличение производительности процесса микроскопирования.

 

Предлагаемое изобретение относится к области изучения качества распыла водных растворов и найдет применение при оценке работы сельскохозяйственных опрыскивателей.

Известен способ определения размеров капель включающий распыление ненасыщенного раствора водорастворимой соли над водоотталкивающей поверхностью коллектора, отбор капель на поверхность коллектора высушивание до образования кристаллов соли. Последующее восстановление капель из этих кристаллов соли, в атмосфере повышенной влажности до момента полного растворения кристалла соли и измерение их размеров с помощью микроскопа оборудованного фотонасадкой (Ав. св. СССР №1539598, МКИ G01N 15/02, бюл. №4, 30.01.90 г.).

Недостатком этого способа является то, что состояние насыщенного раствора определяется в момент выпадения осадка. Однако процесс образования осадка происходит очень интенсивно и поэтому размер капли в момент фиксации может быть меньше, чем насыщенный. Кроме того с учетом влияния поверхностного натяжения, особенно для малых капель, раствор в момент выпадения осадка может быть пересыщенным, а значит размер капли меньше, чем для насыщенного состояния.

Известен способ определения размеров капель включающий напыление ненасыщенного раствора водорастворимой соли на водоотталкивающую поверхность, предварительно взвешенного коллектора, подсчет капель на поверхности коллектора, высушивание до образования кристаллов соли. Последующее взвешивание высушенного коллектора и расчет среднего диаметра капель по расчетной формуле (Ав. св. СССР №1562777, МКИ G01N 15/02, бюл. №17, 07.05.90 г.).

Недостатком этого способа является то, что разница в весе коллектора, при известном количестве капель, позволит определить только их средний размер. Кроме того, за время отбора пробы, переноса коллектора на весы капли происходит их частичное испарение, что вносит ошибку в определение веса капель.

Известен способ определения размеров капель, включающий распыление ненасыщенного раствора водорастворимой соли на водоотталкивающую поверхность коллектора, помещение коллектора в чашку Петри над залитым в нее раствором соли, используемым для распыления. Чашку Петри закрывают прозрачной крышкой и помещают на предметный столик микроскопа. После конденсационного восстановления капель, определяют их первоначальный размер микроскопированием (Ав. св. СССР №1617323, МКИ G01N 15/02, бюл. №48, 30.12.90 г.).

Недостатком этого способа является низкая точность измерения мелких капель при небольшом увеличении микроскопа. При переводе микроскопа на работу с большим увеличением сокращается количество капель в поле зрения микроскопа. При этом возрастает количество обрабатываемых участков. При таком увеличении крупные капли не помещаются в поле зрения микроскопа и его приходится часто перенастраивать на меньшую величину увеличения. Все это снижает точность определения размера капель и производительность труда исследователя.

Устранить указанные недостатки позволяет способ определения размеров капель, включающий распыление раствора водорастворимой соли на водоотталкивающую поверхность коллектора, помещенного в чашку Петри, над залитым в нее раствором соли, используемой для распыления, конденсационное восстановление капель и определение их размера микроскопированием, согласно изобретению, распыление производят насыщенным раствором водорастворимой соли с высокой гигроскопичностью, а чашку Петри заполняют ненасыщенным раствором такой же соли, после чего производят микроскопирование капель с прерывистым фотографированием их цифровой камерой с передачей изображения на монитор компьютера и с помощью считывающей программы устанавливают момент прекращения конденсационного роста капель, фиксируют их размер, и рассчитывают первоначальный диаметр распыляемых капель по формуле:

где D_i - диаметр капли в момент ее образования;

D_n - диаметр капли наблюдаемый в микроскоп;

C_n - концентрация распыляемого раствора;

C_i - концентрация раствора в чашке Петри.

Новый положительный результат от использования предложенного способа состоит в том, что сочетание конденсационного роста капель с высокой концентрацией раствора в атмосфере того же раствора с более низкой концентрацией с фотографированием капель позволяет установить момент прекращения роста капель с получением капель более крупных, чем в процессе распыливания, зафиксировать их увеличенные размеры, а затем рассчитать фактическую величину. Все это позволяет значительно повысить точность измерения размеров мелких капель и повысить производительность микроскопирования.

Рассмотрим пример осуществления предложенного способа:

С помощью исследуемого распылителя, производят распыление насыщенного раствора водорастворимой соли с высокой гигроскопичностью, например хлористого лития. Насыщенный раствор хлористого лития (40%) при комнатной температуре (+18 ÷ +22°С) содержит 40 г соли в 100 мл раствора. Распыление производят над коллектором (стеклянной пластиной покрытой слоем парафина). Коллектор с уловленными каплями устанавливают в чашку Петри над раствором хлористого лития 4% концентрации, при такой же температуре. Чашку Петри помещают, накрывают прозрачной крышкой и устанавливают на предметный стол микроскопа, снабженного цифровой фотокамерой подключенной к компьютеру. В процессе измерения капель производя их фотографирование со скоростью 1 снимок в 2 секунды. Концентрированный раствор в капле или крупинка соли осевшая на поверхность коллектора, поглощая влагу из воздуха в чашке Петри, увеличиваются в размере до тех пор, пока концентрация раствора в них не сравняется с концентрацией раствора в чашке Петри. При этом благодаря более высокому первоначальному содержанию в них соли размеры капель образовавшихся за счет конденсации влаги будут больше чем у этих же капель на момент их образования при распыливании. Рост капель отслеживается путем прерывистого фотографирования, а момент его прекращения фиксируют с помощью считывающей программы компьютера. Затем определяют фактический размер распыляемых капель по формуле

Например, наблюдаемая в поле зрения микроскопа зафиксирована капля диаметром 100 мкм имела при распыливании фактический диаметр - 46 мкм (смотри ниже).

Таким образом, предложенный способ определения размера капель позволяет повысить точность проведения наблюдений и увеличить производительность процесса микроскопирования.

Способ определения размеров капель, включающий распыление раствора водорастворимой соли на водоотталкивающую поверхность коллектора, помещенного в чашку Петри, над залитым в нее раствором соли, используемой для распыления, конденсационное восстановление капель и определение их размера микроскопированием, отличающийся тем, что распыление производят насыщенным раствором водорастворимой соли с высокой гигроскопичностью, а чашку Петри заполняют ненасыщенным раствором такой же соли, после чего производят микроскопирование капель с прерывистым фотографированием их цифровой камерой с передачей изображения на монитор компьютера и с помощью считывающей программы устанавливают момент прекращения конденсационного роста капель, фиксируют их размер, и рассчитывают первоначальный диаметр распыляемых капель по формуле

где D_i - диаметр капли в момент ее образования;

D_n - диаметр капли наблюдаемый в микроскоп;

C_n - концентрация распыляемого раствора;

C_i - концентрация раствора в чашке Петри.