A brief review of current status in the field of agricultural spray and future research challenges are presented. Researches on the pesticides sprays, pollen sprays, postharvest sprays, and biological control agent sprays among the various applications of agricultural spray were selected and reviewed. In the agrochemical sprays, the techniques to increase the deposition such as electrospray and reduce the drift such as introductions of drift retardants and of mechanical means are reviewed. The introduction of mechanical means includes low drift, air-assisted, air inclusion, shield or shroud assisted and pulse flow nozzles. For flat fan nozzles, the data of breakup length and thickness of liquid sheet are essential to understand the atomization processes and develop the transport model to target In the air-assisted spray technology to reduce drift, further works on the effect of application height on drift and air assistance on droplet size should be followed. In addition, methods for quantifying the included air in the air inclusion techniques are required. The atomization characteristics of biopesticides spray are not being elucidated and the formulations of biopesticides should be taken into account the spray characteristics of existing nozzle and sprayer. A few researches on the droplet size of fallout can be found in the literature. A combined technology with electrostatic method into one of method for the reduction of drift may be an effective strategy for increasing deposition and reducing drift. Only an integrated approach involving all stakeholders such as engineers, chemists, and biologists, etc. can result in improved application of agricultural spray.
Spray drift of agricultural nozzles has become a big issue because it causes low precision targeting and environmental pollution. In order to reduce the spray drift, study spray characteristics of agricultural nozzles is virtually important. In this study, shadowgraph and Mie-scattering visualization techniques were used to study the macroscopic spray and atomization characteristics of an agricultural nozzle. PDPA was used to measure the atomization characteristics of spray. The injection pressure is set to 1 bar, 3 bar and 5 bar, which covers the working range of the nozzle. For the PDPA experiment, 75 points were measured in an area of 160 mm × 120 mm at 10 mm intervals directly below the nozzle to grasp the overall atomization characteristics of the spray. It was found that the spray width and sheet width showed a linear correlation. As the injection pressure increased, the sheet expansion in the 0-degree direction and the sheet swing in the 90-degree direction jointly promoted the breakup of the sheet. In addition, the area close to the central axis had a large droplet velocity, and since a large droplet velocity promoted atomization of spray, the area close to the central axis had a smaller spray droplet diameter than the left and right regions.
Dimethyl Ether (DME) is an excellent alternative fuel that provides lower particulate matter (PM) than diesel fuel under the same engine operating conditions. Spray characteristical of DME in common rail injection system were investigated within a constant volume chamber by using the particle motion analysis system. The injector used in this study has a single hole with the different orifice diameter of 0.2, 0.3 and 0.4 mm. The injection pressure was fixed at 35MPa and the ambient pressure was varied from 0.6 to 1.5 MPa. Spray characteristics such as spray angle, spray tip penetration and SMD (Sauter mean diameter) were measured. Spray angle was measured at 30d$_{0}$, downstream of the nozzle tip. The measured spray angie increased with increase in the ambient pressure. Increase of the ambient pressure results in a decrease of spray penetration. The experimental result, of spray penetration were compared with the predicted one by theoretical and empirical models. Increase in the ambient pressure and nozzle diameter results in an increase of SMD at a distance 30, 45 and 60d$_{0}$, downstream of the nozzle, respectively.ely.
Effective pesticide applications are needed to assure the quality and economic competitiveness of fruit production and lower the risk of spray drift. Experimental studies have shown that better spray coverage and less driftability require an understanding of the transport of spray droplets within turbulent airflows in the orchard and the interaction between droplet dynamics and tree canopies. This study developed a computational fluid dynamics (CFD) model to predict pesticide flows in the orchard and spray drift discharged from an air-assisted orchard sprayer. The model represented the transport of spray droplets as well as droplets captured by tree canopies, which were modeled as a conical porous model and branched tree model. Validation of the CFD model was accomplished by comparing the CFD results with field measurements. Spray depositions inside tree canopies and at off-target locations were in good agreement with the measurements. The resulting data presented that 38.6%~42.3% of the sprayed droplets were delivered to the tree canopies while 13.6%~20.1% were drifted out of the orchard, part of them reached farther than 200 m from the orchard. The study demonstrates that CFD model can be used to evaluate spray application performance and spray drift potential.
농업용 드론은 경제적 효율성으로 인해 활용도가 점차 증가하고 있으며, 비행을 담당하는 본체와 약제를 방제 대상까지 전달하는 임무를 담당하는 분무 시스템으로 구성되어 있다. 따라서 드론을 활용한 농약 방제 작업 시 농작물에 대한 환경과 특성이 고려되어야 하며, 이에 따른 체계화된 비행 고도, 속도 및 분사 시간 등 조건이 달라져야 한다. 농업용 드론을 이용한 방제 작업은 조종자의 운용에 의존하고 있으며, 운용 숙련도에 따라 살포 효과 및 영향에 차이가 발생한다. 또한 농업용 드론에 관해 운용 기준 및 방제 효율 등의 편차가 발생하여 방제 작업 분야에서 농업용 방제 드론의 보급을 저해하는 요소로 작용하고 있다. 이에 본 연구에서는 농업용 드론의 살포 특성을 파악하여 유효 살포 시간 및 간격을 적용하고, 선행 연구와 비교하여 방제면적 산출이 가능한 체계를 실험적으로 검증하려 한다. 이러한 실험적 검증을 통해 농업용 드론에 운용 방식 및 체계화된 수치를 적용하여, 방제 작업의 저해요인을 최소화하여 최적의 방제 공정을 적용하고자 한다.
Spraying is one of the most efficient methods for pesticide and insecticide control. Generally, orchard sprayers(aircarrier sprayer) are used for such applications. However, when an orchard sprayer is used, only 20% of total amount of spray deposits on the target. The rest of spray are not only wasted but are also potential sources of environmental pollution. The research far the development of electrostatic spraying system for orchard sprayer was conducted to develop the new pesticide application technology for the reduction of environmental pollution and f3r the production of safe agricultural products. The spray characteristics for nozzles with the different charging methods were tested and the effect of electrostatic charge was analyzed, in the laboratory experiments. The results of this study indicate that the capacitive type of electrostatic spraying nozzle exhibits a large current deposition of water sprays on the sample target. The covering area ratio by conventional spraying system was 10.2%, while that of electrostatic sprays with pulse induction charging method gave the increased covering area ratio by 4.3 times.
In order to develop an precision aerial pesticide application system to be attached to an unmanned helicopter which can be applied to small lots of land, this study analyzed the flowing and spraying characteristics of the spray droplets by the main rotor downwash by setting the application conditions at the flight altitude of 3 m, the diameter of main rotor of 3.1 m, the boom length of around 2.8 m, and the spraying rate of 8 L/ha. The results of this study are summarized below. Through analysis of the covering area ratio of the spray droplets by main rotor downwash by nozzle type, boom with tilt angle and height, it was found that the covering area ratio of the twin flat-fan nozzle of around 25% was more uniform than other types of nozzle, also boom with $10^{\circ}$ tilt angle and spraying height of 3 m was shown to be the appropriate conditions for aerial application of pesticides. It was found that the nozzle position to minimize the scattering loss of spray droplets due to vortex phenomenon at both ends of the main rotor was around 10 cm from the end of the main rotor. An application test for the aerial pesticide application system attached to the HUA-ACEI unmanned helicopter developed by the Rural Development Administration showed that the range of covering area ratio of the spray droplets was 10-25%, and the spraying width was approximately 7 m when over 10% of covering area ratio was considered for valid spraying.
The objective of this study is to investigate experimentally atomization characteristics for differently made an ultrasonic twin-fluid nozzle. A spray system, an ultrasonic system, and three different type(Nozzle type, Tube type, Conventional type)are made and tested by applied with ultrasonic energy. In this investigation, the measurement and calculation of spray droplet are to analyze the effects of ultrasonic energy on the agricultural atomization system. Through the measurement of suray angle, spray column using, high speed camera and PDA, it is found that nozzle type is highest efficiency than that of tube type and conventional type. It was found that the ultrasonic energy increased the atomization efficiency of spray droplets about 9% respectively and spray angle was wide spray.
이 연구에서는 염수를 증발냉각법을 이용하여 담수를 생산할 목적으로 회전형 미세입자 분무장치를 설계 제작하여 회전체의 표면조도, BLDC 시로코 팬의 회전수 그리고 염수 공급량의 변화에 따른 분무입자의 크기와 분포 특성을 실험적으로 분석하고자 하였다. 회전체의 표면조도 $Ra=0.27{\sim}7.65{\mu}m$인 경우 분무입자 크기는 $0.117{\sim}1.360{\mu}m$ 였고, 분무입자의 90% 가 $0.50{\mu}m$ 이하인 것으로 나타났다. $Ra=12.70{\sim}22.84{\mu}m$인 경우에는 분무입자 크기가 $2.51{\sim}184.79{\mu}m$의 범위에 분포하였고, 분무입자의 98%가 $13.59{\mu}m$ 이하인 것으로 나타났다. BLDC 시로코 팬의 회전수가 분무입자의 크기와 분포에 미치는 영향을 분석하기 위하여 표면조도 $Ra=0.27{\mu}m$로 고정한 상태에서 염수 공급량을 일정하게 유지하면서 팬의 회전수를 3,800~5,600rpm 로 변화시켜가며 실험을 수행한 결과 염수 공급량이 2.77~8.28mL/min 인 경우에는 분무입자의 크기가 $0.314{\sim}0.541{\mu}m$의 범위에 분포하였다. 또한 염수공급량이 9.74mL/min 이고 회전수가 5,600rpm인 경우에는 분무입자의 98.23% 이상이 $2.51{\sim}13.59{\mu}m$의 범위에 분포하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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