DAMLA DİNAMİĞİ VE DAĞILIMI
Hedef yüzey üzerindeki kalıntı miktarı değişen faktörlerin
etkisi altındadır. Bu parametrelerin bazıları pilot tarafından bazıları
kimyasal formülasyon tarafından kontrol edilebilirler. Rüzgar hızı ve
sıcaklık gibi etkiler, uygulama zamanının seçimi ile kısmen kontrol
edilebilir, Atmosferik stabilite (kararlılık), türbülans, nem, sınır
tabakasının kalınlığı(boundary
l
rayer)
mikro-klima,toplama etkinliği gibi bizim kontrolümüz dışındaki etkiler
kontrol edilemezler.
Damla
yörüngesi
Atomizasyondan sonra, damlanın hedefe ulaşıp ulaşmadığı
veya sürüklenip sürüklenmediği belirleyen etkilerin üç genel durumu
vardır. Bu durumların önemi; ilaçlama sırasındaki
uygulama tipine, uçak tipine, ilaçlama sistemine ve hava koşullarına
bağlıdır.
Damlalar, kanat ucunda oluşan girdap ve pervanenin
oluşturduğu hava akımından etkilenirler. Girdap içindeki hava hızı
damlanın terminal hızından (sedimentasyon hızı) daha büyüktür.
Uçaktan atılan damlanın hareketi, hakim rüzgar ve türbülans
koşullarından etkilenmektedir. Rüzgar hızı ve ürünün yataylığına bağlı
olarak; türbülans hızı, damla spektrumunun (VMD’nin ) ortalama
sedimantasyon
(terminal)
hızından daha yüksek, daha düşük veya eşittir.
Tarımsal ürünlerde sıralar arasındaki ortalama rüzgar hızı
genelikle çok düşüktür ve 45
mm
veya daha büyük çaptaki damlalar yerçekiminin etkisiyle yüzeyler üzerine
otururlar.
Uçak hedef arasındaki zamanda damla çapı buharlaşmadan
dolayı değişmektedir (sıcaklık ve bağıl nemde göz önüne alınmalıdır). Bu
durum, 150
mm’den
daha küçük çaplı su esaslı damlalar için çok önemlidir. Hedef üzerindeki
kalıntı, hedef dışına giden kalıntı ve airborne drift etkinliğini
belirlemek için sıvı ilaç dağılım çalışmaları yapılmaktadır.
Damla dağılımı
hakkında fikir öne sürmek için genel fizik kurallarını bilmek
gerekmektedir. Şekil 8.1’de dağılım üzerine etkili uçak parametreleri görülmektedir.
Damla çapı
Sıvı ilaçlama, 500
mm’den
daha küçük olan çok sayıdaki damlalardan oluşmaktadır. Çevre kirliliği
için damla çapı çok önemlidir. Pestisitler damla çapına göre
sınıflandırılırlar. (Tablo 8.1) Aerosol ilaçlar, uçan böceklere karşı
kullanılırlar. Bazı aerosoller (30-50
mm)
ve ince sisler; ULV ilaçlamaları (5 L/ha dan daha az) için idealdir.
Sürüklenmenin en az olduğu orta ve kaba sıvı ilaçlama, hacimsel
uygulamalar için uygun değildir. Az bir sürüklenme ve iyi bir kaplama
için “ince sıvı ilaçlama” kullanılmalıdır.
Tablo 8.1 Damla Çapına Göre Sıvı İlaçlamanın Sınıflandırılması
|
Hacimsel Orta Çap (VMD) (mm) |
Damla Çapı Sınıfı |
|
< 50 |
Aerosol |
|
51 - 100 |
İnce sis |
|
101 - 200 |
İnce Sıvı İlaçlama |
|
201 - 400 |
Orta Sıvı İlaçlama |
|
> 400 |
Kaba Sıvı İlaçlama |
|
> 500 |
Yağmur Şeklinde İlaçlama |
Damla ölçüsü, damlanın uçuşu sırasında
mm
olarak ölçülen damla çapıdır.
mm;
milimetrenin 1/1000 veya metrenin 1/1000000 ‘dir. 200
mm
lik bir damla milimetrenin 1/5 ine denk gelmektedir. Damlalar 500
mm’
yi aşmaktadırlar. (yağ esaslı damlaların kullanımı dışında ). Damla
hedefe çarptığı zaman, hedef üzerinde yayılır ve damlanın küre şekli
sona erer. Böylece orijinal damla ölçülerinde sapma görülür. Yayılma
katsayısı (derecesi); sıvı ilaç formülasyonuna ve yüzey özelliğine
bağlıdır.
Sıvı ilaç
aletlerinin hiçbirinde; bir öncekinin aynısı olan damlalar üretilemez .
Damla ölçüleri belirli sınırlar içerisinde değişiklik gösterir. Buna
damla spektrumu (çap dağılımı) denir. Damla spektrumu, damla çapının
bilinmesinde ve sıvı ilaç kaplaması üzerindeki etkide önemlidir. Damla
spektrumu damlaların ortalama çaplarına bağlı olarak kategorize
edilir.(sınıflandırılır) Hacimsel Orta Çap (VMD) ve Sayısal Orta Çap (NMD);
damla spektrumu belirlemesinde en çok kullanılan iki yöntemdir.
VMD:
(Volume Median Diameter)
VMD değerini elde etmek
için ilk olarak her bir damlanın hacmi hesaplanır. Sonra hacimler en
küçükten başlayarak toplanır ve toplam hacmin % 50’sindeki damla çapı
değeri VMD olarak adlandırılır. Uygulanan sıvı ilaç hacminin yarısı VMD
değerinden küçük, diğer yarısı VMD değerinden büyüktür. Toplam spektrum
sonundaki büyük çaplı damlalara doğru meyilli olduğu için VMD değeri
yanlış anlaşılabilir.
NMD:
NMD
değerini elde etmek için en küçükten başlayarak sayısal olarak %50’ya
ulaşıncaya kadar sayılır. Orta sayıdaki damlaların çapı NMD olarak
adlandırılır. Uygulanan sıvı ilaçlamada toplam damla sayılarının yarısı
NMD değerinden küçük diğer yarısı NMD değerlerinden büyüktür. Küçük
çaplı damlalarının fazla sayıda olması nedeniyle NMD değeri
yanlışanlaşılabilir.
Spektrum genişliğinin belirlenmesi için VMD ve NMD değeri
kullanılmalıdır.
MMD:
Mass (Kütlesel) Orta Çap (MMD); Buharlaşmanın hızlı olduğu ve yerçekimi
ivmesinin değiştiği yerler dışında VMD ile aynı değerde olmaktadır.
Çok sayıdaki damlaların toplanması ve ölçülendirilmesi sırasında çok
zaman kaybı olmaktadır. Lazer teknolojisi ile ölçü alma metodu vardır
ancak bu gibi ekipmanlar laboratuarlarda az miktarda bulunmaktadır. Buna
karşın çoğu uygulamalarda aşağıdaki basit eşitlik doğru bir şekilde
kullanılmaktadır.
VMD = 0.45
.
Dmax
Burada; Dmax en büyük
damla çapıdır. Dmax değerini elda etmede geniş bir örneklemenin
kullanılması önemlidir.
VMD ve NMD değerleri
sıvı ilaç uygulamalarını karekterize eden yararlı ortalamalardır. Fakat
aralarındaki sınır değerlerinde küçük farklılıklar mevcuttur. VMD/NMD
oranı bir klavuz olarak kullanılır. Az sayıdaki büyük damlalar, çok
sayıdaki küçük damlalardan daha fazla sıvı içerirler. VMD değeri NMD
değerinden daima büyüktür. Bu oran, damla çaplarının sınırları arasında
bir belirleme faktörü olarak yer alır. (Tablo 8.2)
Tablo 8.2.
VMD
/
NMD
Oranları
Sıvı
İlaç Uygulama Düzenleri VMD/NMD
oranı
Döner kafes
3.0-5.0
Hidrolik memeler
İnce ilaçlama
3.0-7.0
Kaba ilaçlama
8.0-11.0
Mikron Pülverizatür (El kumandalı pülv.)
Herbi*
1.3-3.5
Ulva*
1.3-3.5
Cranfield windwill Disk
atomizer*
1.5-2.5
Döner Disk*(Laboratuvar
ekipmanı)
1.05
*:RPM ve besleme oranı, uygun çalışma koşullarında
Damla çapını etkileyen en önemli faktörler; kullanılan ekipman tipi ve
ekipmanın çalışma koşullarıdır. Diğer faktörler formülasyondur. Bütün su
esaslı ilaçlar (dilutions ve emülsiyon konsantreler, süspansiyon
konsentreler, ıslanabilir tozlar v.b.) yaklaşık aynı şekilde hareket
ederler. Fakat su esaslı ve yağ esaslı formülasyonlar arasında fark
dikkate alınabilir (yağ esaslı formülasyonlar, ULV uygulamaları için
kullanılan solüsyonlardır). Öncelikle bu farklılıkları tanımlamak
imkansızdır fakat ekipman üreticileri tarafından verilen dataların suya
yakın olduğu her zaman hatırlanmalıdır- kısmen de olsa yağ esaslılara
göre.Bu nedenle bütün formülasyonlar için kontrol edilmelidir.
BUHARLAŞMA
(Damlalar)
Buharlaşma
ile sıvı ilaçlar içindeki kaybı; büyük oranda sıcaklık ve bağıl neme (RH)
ve aynı zamanda sıvı ilaç içeriğine ve kullanılan damla çapına bağlıdır.
Sıcaklık ve nem kontrol dışındadır. Ancak yalnız ilaçlama zamanının
seçimiyle değiştirilebilir. Büyük damlalar (150
µM ve daha yukarısı)
nisbeten hızlı düşerler ve çok yüksekten bırakılmadıkça buharlaşmadan
önemli derecede etkilenmez. Ancak damla çapı azaldığında damlanın hacmi
ve yüzey alanı arasındaki oranda hızlı bir artış vardır. Sedimantasyon
hızı ( veya terminal hızı ) damla çapı küçüldükçe azalır. Bu da damlanın
bitkiye ulaşıncaya kadar daha fazla zaman geçeceği ve
buharlaşmaya daha fazla maruz kalacağı anlamındadır.
ULV
ilaçlamalarında olduğu gibi çok ince damlalarla (150
µm’
den daha küçük) yapılan uygulamalarda; küçük damlaların yüzey alanları
hacimlerine oranla büyüktür:bir kürenin yüzeyi;
veya
(1)
Kürenin hacmi;
veya
(2)
Yüzey hacim oranı;
veya
(3)
Küresel
damlaların çapı azaldığında yüzey- hacim oranının artacağı 3’nolu
bağıntıda görülmektedir. Daha küçük damlalarla, sıvı ilaç buharlaşma
oranının daha da artacağını göstermektedir. Sonuç olarak, ULV
formülasyonunda ulanılan çözücüler, düşük düşük buharlaşma oranına sahip
olmalılar. Eğer ULV sıvısında yüksek derecede buharlaşan çözücüler
kullanılırsa, küçük damlalar, aerosol sınıfına girerler ve çok uzun
zaman havada asılı kalan küçük toz parçacıklarına bile dönüşebilirler.
Bu nedenle, ULV ilaçlamalarında su kullanılmalıdır. Düşük
buharlaşmaya sahip olan çözücüler; atomizasyon işlemleri için
gereksininim duyulur. Buharlaşma sıcaklığın bir derece düşmesine neden
olur ve bu durum çözücünün buharlaşmasına ek olarak özellile atomizer
kafası üzerinde kristalizasyona*
sebep olur.
Yüksek
sıcaklık ve düşük neme sahip olan tropikal koşullar altında su esaslı
damla çaplarının azalma hızı daha fazladır. Bu nedenle, Johnstone ve
Johnstone(1977) (ıslak ve kuru termometreler arasındaki sıcaklık farkı olarak)
88C yi aşıyorsa veya
kuru termometre sıcaklığının 368’yi
geçiyorsa, 200-250hm
VMD’li 20-50 L/ha uygulama normuyla yapılan su esaslı ilaç
uygulamalarının durdurulmasını istemişlerdir. Daha küçük çaplı
damlalarla (150-175 hm
VMD)daha küçük uygulama normlarındaki (10-15 L/ha ) ilaçlamayı durdurma
kriteri, = 4,5 8C
ve kuru termometre sıcaklığı 328C’
ye düşürülmüştür.
*=Su
esaslı ilaçlamalarda
pirinç
gövdeli memelerin aşırı aşınma ve tıkanmasına neden olabilir
Sedimentasyon
(Çökelme) Hızı
(Vs)
Serbest düşen bir damla ağırlığıyla orantılı bir birimde sabit
bir hıza ulaşır. Normal olarak ilaçlamada kullanılan damlaların atılma
noktasından sonraki 2m içinde bu hıza ulaşır. “Stoke” yasası küçük çaplı
damlalar için doğrudur fakat büyük çaplı damlalar önemli sapmalar
meydana gelir ve gerçek sedimantasyon hızı; ölçü şekil ve iç akış(
internal flow ) faktörlerinden etkilenir. Havada düşen büyük bir damla
baştan ve sondan yassılanarak küre şeklini almaya başlar. Böylece, büyük
damlalarla iç girdap akışı luşur. Lokal hava akışı, damlanın dış
çevresinde yukarı doğru akışa neden olur ve bu akış dipten yukarı doğru
olur. Bu etki, sürüklenmeyi (drag) düşürebilir. Ve sedimantasyon hızını
artırabilir. Havanın yoğunluğu ve viskozitesi sedimantasyon hızına etki
eder.
Sıvı yoğunluğu 1 olan
ve normal olarak damla çaplarına karşı gelen sedimantasyon hızları
Şekil 8.4 te verilmiştir. Yoğunluktaki herhangi bir değişim Stoke
eşitliğiyle belirlenebilir;
Burada:
Vs: sedimantasyon hızı(m/s)
g: yerçekimi ivmesi
p: damla çapı (m)
h: havanın viskozitesi
görüldüğü gibi; Vs
değeri damla çapının karesi ile doğru orantılı bir şekilde
değişmektedir. Çizelge 8.4’teki değerler incelendiğinde, hedeften 3m
yüksekte bırakılan (sakin havada ) 40
hm çapındaki bir
damlanın hedefe ulaşmak için 1 dakika kadar zaman geçtiği buna karşılık
200hm çapındaki
damlanın 4,24 s’ de hedefe ulaştığı hesaplanmaktadır.
HU İlişkisi
Rüzgarın şiddetine bağlı olarak damlalar rüzgar yönünde hareket
ederler. Bu etki, damlanın bırakılma ( püskürtme ) yüksekliğine ve
sedimantasyon hızına bağlıdır. Büyük ve küçük damlalar arsındaki
bölünme, türbülansın damlayı etkileyip etkilememesine göre
değişmektedir. Büyük bir damlanın, türbülans tarafından etkilenmediği
kabul edilmektedir.
Burada ; S: büyük damlaların en yüksek kalıntı bıraktığı nokta (m)
H:bırakılma (püskürtme) yüksekliği (m)
U:damla düşüşü sırasındaki ortalama rüzgar hızı (m/s)
Vs:sedimantasyon hızı (m/s)
HU, sabit
tutulmak koşuluyla rüzgar hızı ve püskürtme yüksekliği arasındaki
ilişki; rüzgar yönündeki sabit bir uzaklıkta verilen bir damla
çaplarındaki kalıntı miktarını bulmak için kullanılır. HU ilişkisine
bağlı olarak değişik çaptaki damlaların rüzgar yönünde yer
değiştirmeleri, Çizelge 8.5’te verilmiştir. Örneğin; hedefin 10 m
üzerinden ve 5m/s rüazgar hızında uçakla uygulama yapılıyorsa (HU
İlişkisi=50), 200hm
çapındaki damla rüzgar yönünde 70,9 m de kalıntı bırakacaktır.
Rüzgar
Etkisi
Sıvı ilaç üzerine
rüzgarın etkisi, damlarlın düşme oranına bağlıdır. Eğer insektisit ürün
üzerine
dökülürcesine püskürtülürse rüzgar hızının önemi olmayacaktır. Başka bir
deyişle,
ince sisin ( smoke) yere ulaşması için uzun süre geçecektir.
Rüzgar veya türbülans
olmadan damlalar yerçekimi etkisiyle yatay olarak yerleştirilmiş
yüzey üzerine ulaşmış olacaktır. Bu durum sedimantasyon olarak
bilinir. Damlalar, rüzgar önünde (ve türbülans nedeniyle)
rüzgara kapılarak hedeflere ( veya diğer yüzeylere ) çarparlar.
İmpaction (çarpma ) diye adlandırılır.
Bir bitki yüzeyi
üzerinde esen rüzgar; türbülans ve yere göre bağıl hızdan dolayı
damlanın hareketini etkiler. Anlık düşey rüzgar hızı bileşeni W’ ise
yere göre bağıl düşme hızı (Vg) ‘si bağıntı ile hesaplanır.
Vg= Vs+W’
Rüzgar Etkisi
Damlalar, yerçekimi etkisiyle yatay hedef yüzeylere ulaşabilirler. Buna
sedimentasyon (çökelme)
denmektedir. Damlalar rüzgar veya türbülans etkisiyle de
hedefe ulaşabilirler. Buna da inpaktion (çarpma) adı verilmektedir.
Ürün üzerinde esen rüzgar, türbülans nedeniyle damlaları hedef alandan
uzaklaştırır. Anlık
dikey hızı bileşeni W’
ise damlanın yere göre düşme hızı şöyledir.
Daha alçak atmosferdeki
dikey rüzgar hızını ölçmek için özel aletlere gereksinim vardır. Fakat U
olarak tanımlanan sürtünme hızı ( friction velocity ) kullanılarak
türbülans belirlemesi yapılmaktadır. Sürtünme hızı aşağıda verilen
logoritmik rüzgar profili eşitliği ile elde edilir.
Burada U*= sürtünme hızı (m/s)
Uz = z yüksekliğindeki ortalama rüzgar hızı (m/s)
Z= rüzgar hızının ölçüldüğü yükseklik (m)
d= sıfır noktası (m)
Z0 pürüzlülük uzunluğu (m)
K= Von Karman katsayısı
Ln=Doğal logaritma
Z0
(pürüzlülük uzunluğu ) bitki yüksekliğinin 0,10’u olarak kabul
edilebilir. Sıfır noktası (d9 bitki yüksekliğinin 0,66’sı olarak kabul
edilebilir. Vs’nin U*’dan daha büyük olduğu durumlarda, türbülans etkisi
ihmal edilir ve damla hareketi çökelmeye meyili olmaktadır. Çökelme
sırasında; damla, Vs ve U ( ort. Yatay rüzgar hızı )‘nın
etkisindeki yörüngede hareket edecektir. Vs’nin U*’dan daha küçük olduğu
durumlarda damla hareketi üzerine çökelmenin etkisi ihmal
edilebilir. Bu durumda damla, hava akımı ile birlikte aşağı ve yukarı
hareket edecektir. Eğer çökelme hızı, sürtünme hızından üç katı kadar
büyükse damla hareketi Vs tarafından etkilenmekte, buna karşın sürtünme
hızı, çökelme hızından yaklaşık üç katı kadar büyükse damla hareketi
türbülans ytarafından etkilenmektedir. (Cramer ve Boyle,1973)
Damlaların hareketini ve çaplarını dikkate almak önemli
bir konudur. Küçük vebüyük damla terimi damlaların püskürtüldüğü hava
akımının türbülans seviyesi ile ilgilidir. Örneğin Vs değeri 0,15 olan
70hm çapındaki
damla, 0,5 m/s’den düşük rüzgar hızlarında büyük damladır. Bununla
birlikte, eğer rüzgar hızı 4,5 m/s’ye yükselirse ( sürtünme hızı
yaklaşık 0,45 m/s), 70hm’lik
bir damla küçük olarak kabul edilebilir. Damlaların büyük veya küçük
olarak kabul edildiği rüzgar hızları şekil 8.6’da görülmektedir.
Damla dağılımını
belirlemek için kullanılan bir diğer parametre de dağılım sayısı (dispersel
number) dır. Bu sayı, püskürtme sıvısının püskürtülme noktasındaki
rüzgar yönünde verilen bir uzaklıktaki püskürtme sıvısı miktarını
belirlemek ve damla hareketini karekterize etmek için kullanılabilir.
Dağılım sayısı, çökelme hızının sürtünme hızına oranı olarak
gösterilmektedir.
Dağılım sayısı= çökelme hızı
sürtünme hızı
Dağılım sayısı azaldıkça rüzgar yönündeki damla dağılımı
artmaktadır ve rüzgar yönündeki damla dağılımı damla sayısı artıkça,
azalacaktır. Çizelge 8.6, dağılım sayısı 1için farklı rüzgar
hızlarındaki ilişkiyi göstermektedir.
Çizelge 8.6. dağılım
sayısı 1 için; farklı rüzgar hızlarındaki damla çapı, çökelme hızı ve
sürtünme hızı arasındaki ilişki (Lawson,1979)
|
Damla çapı (mm) |
Çökelme hızı
(m/s) |
Sürtünme hızı
(m/s) |
Rüzgar hızı
(m/s) |
|
300 |
1.500 |
1.500 |
15.00 |
|
100 |
0.300 |
0.300 |
3.00 |
|
30 |
0.030 |
0.030 |
0.30 |
|
10 |
0.003 |
0.003 |
0.03 |
Şekil 8.7’de rüzgar yönündeki verilen uzaklıklarda değişik
dağılım sayısı ile püskürtülen buharlaşmayan damlaların dağılımı
görülmektedir. Örneğin; dağılım sayısı 1 olarak püskürtülen damlaların
%20’si 3m yükseklikten bırakıldığında rüzgar yönündeki 60m’de kalıntı
bırakmaktadır. Dağılım sayısının 1 olması; 0,3 m/s rüzgar
hızındaki 30hm’lik
damlaya veya 3,0 m/s rüzgar hızında 100hm’lik
damlaya denk gelmektedir. Ayrıca şekil 8.7 de hem dağılım sayısının 1’i
aşması durumunda ani bir düşüş ve hem de dağılım sayısının küçük
değerlerinde sürüklenmesinin yaklaşık olarak sabit kaldığı
görülmektedir. Son nokta, damla çapları küçük olduğunda sürüklenmenin
rüzgar hızından bağımsız olduğu anlamındadır(Yates ve ark, 1974). Bu
şekilde; sürtünme hızının (U*) türbülans seviyesini belirlemek için
eşitlikte kullanılması gerekmektedir. U*/3= Vs eşitliği, damla
yörüngesini etkileyen türbülans için kullanılır. Türbülans damla
yörüngesini etkilemiyorsa HU eşitliği kullanılabilir.
Örnek; ilaçlanacak ürün olarak ormanı ele alırsak;
Ağaç
yüksekliği
6m
Püskürtme yüksekliği
12m=Z
Püskürtme yüksekliğindeki rüzgar hızı 5m/s
Pürüzlülük yüzeyi uzunluğu=0,10 *ağaç yüksekliği=0.6m
Ağaç
yüksekliğinin 0.66’sındaki sıfır noktası=3.96=d
Van
Karman katsayısı=0.4=K
Eğer türbülans, damla
yörüngesini etkiliyorsa U*/3=Vs’dir. Bu durumda;
0,77/3= 0,257=Vs. Eğer,
0,257m/s çökelme hızı ise çizelge 8.4’e bakıp damla çapını bulmak
gerekmektedir. Bu örnekte; damla çapı 95hm’dir.
Bu örnekte; yalnız 95 hmve
daha küçük çaplı damlalar türbülans tarafından etkilenmektedir. Damla
spektrumundaki diğer damla çapları çökelme hızı tarafından
etkilenmektedir. Rüzgar hızı 7.0 m/s U* 1.08 m/s ve Vs=1,08/3=0,36
olduğunda; çizelge 8.4’te damla çapının 121hm
olduğu görülmektedir.
Rüzgar
hızı artıkça, U*’da artacak ve türbülans tarafından etkilenen damla çapı
(kritik damla çapı) da artmaktadır. Örnekte, basitlik olması amacıyla Z0
değeri bitki yüksekliğinin %10’u alınmasına rağmen bu değerin rüzgara
bağımlı olduğu hatırlanmalıdır.( Ünite 7, Şekil7.1’de doğal yüzeylerin
aerodinamik özellikleri ve Z0 değerleri gösterilmiştir).
Damla çapı biliniyorsa, türbülans tarafından dağılan damlalar için
minimum rüzgar hızını belirlemek olasıdır.
Örnek : VMD’si 100hm
olan püskürtme sıvısı ile ağaçlara yapılacak uygulamada minimum rüzgar
hızı ne olmalıdır? Çizelgeden çökelme hızı 0,27m/s olarak bulunmaktadır.
Böylece;
Bu değer (5,3 m/s );
100hm’lik damlaları
küçük damla olarak hareket ettirir ve türbülansla dağıtır.
Türbülans
Yoğunluğu
Türbülans yoğunluğu (W2/U)1/2
olarak tanımlanmaktadır.
Burada W’ = anlı dikey
hızı bileşeni ve
U= ortalama yatay
rüzgar hızıdır.
(W2
)1/2 = 1.25 U*
U.K.
meteoroloji Ofisine göre 10m standart yükseklikte ölçülmüştür. Atmosferde
türbülansı ölçmek için özel ekipmanlara
gereksinim duyulmaktadır. Bununla
birlikte, sürtünme hızı ve ortalama rüzgar hızı kullanılarak elde
etmek
olasıdır
Bu eşitlik, türbülans yoğunluğu
tam anlamıyla vermemektedir. Fakat çok yaklaşık bir değer elde
edilmektedir.
Paguill (1974) tarafından yapılan çalışma; pürüzlülük
uzunluğuna bağlı
olan değişik yüzeyler üzerindeki rüzgarlı koşullarla desteklenmiş U*/U’nun
tipik değerlerini vermektedir. (çizelge 8.7 ). Değer;
düz çimle kaplı olanlar için yaklaşık 0,05; buğday ve pamuk gibi ürünler
için yaklaşık 0.10
ve orman için 0.15-0.20’ye kadar yükselmektedir.
Bu değerler, açık alanlar (unstabil koşullar)
ve yer düzensizlikleri nedeniyle bitkinin tekdüze olmamasına
bağlıdır. Atmosferrik kararlılık değişirken türbülans yoğunluğu da
değişmektedir. Bu
nedenle; uçuş yüksekliği,
sabit bir dağılım paterni elde etmek için değiştirilebilir. U*/U
nun günlük değişimleri anlaşabilir.
Çizelge 8.7.
U / U nun tipik değerleri
|
Termal tabaka |
|
Any |
Nötr unstable |
|
10 mdeki rüzgarhızı |
yüzey |
>10 |
5 |
2 |
|
0.1 |
Çok kısa çim |
0.04 |
0.05 |
0.07 |
|
1.0 |
Kısa çim |
0.06 |
0.07 |
0.09 |
|
3.0 |
Uzun çim |
0.07 |
0.08 |
0.10 |
|
20.0 |
Kırsal |
0.10 |
0.11 |
0.15 |
|
100.0 |
Ormanlar şehir |
0.17 |
0.18 |
0.20 |
Örnek olarak; Sudan da,
şafak vakti veya biraz
sonrasında sulu tarım yapılan buğday üzerindeki türbülans yoğunluğunun
tipik örnekleri,
sıcaklık inversiyonu ile meydana gelen dikey hava hareketinin
baskın gelmesiyle düşüktür.
Gün ışığının ilk saaati süresince,
atmosferik kararlılıktaki düşüşe karşılık türbülans yoğunluğu hızlı bir
şekilde artmaktadır.
Öğleye doğru (mid morning=1000)
U*/U ‘nun günlük aynı eğilimi göstermesine rağmen pürüzlülük
uzunluğundan dolayı ikisi arasında kesin farklılıklar
vardır.
Türbülans yoğunluğunun etkisinin anlaşılmasıyla, ULV ilaçlamasının
nasıl uygulandığını anlamak olasıdır.
(Küçük
damlalar, VMD <80hm).
Türbülans, asıl etkiyi oluşturmaktadır. Küçük
damlaların en yüksek kalıntı uzaklığı aşağıdaki eşitlikle belirlenebilir.
P=H/T
Burada; P= en yüksek
kalıntının rüzgar yönündeki uzaklığı (m)
H= püskürtme yüksekliği
(m)
T=
türbülans yoğunluğu (U*/U)’dur.
Eşitlikte;
T artıkça, P sabitini korumak için H’da artacaktır. Düşük türbülans koşulları
altında uçak, alçaktan uçmalıdır. Fakat, P sabitini korumak için
türbülans yoğunlupu artıkça pilot
yerden
yüksekliğini artırmalıdır.
Örneğin;
monokültür ürün yetiştirilen büyük alanda ULV ilaçlamasını göz önüne
alalım sabahleyin en yüksek kalıntının 30m rüzgar yönünde
olması
istenmektedir.
P=H/T;
H=P.T
Bu örnekler, havadan yapılan uygulamalarda, büyük ve küçük damlaların
hareketliliğindeki farklılığı belirleyen önemli bir kriterdir
ve rüzgar yönündeki kalıntıyı kontrol etmek için uçuş yüksekliklerini
belirlemektedir.
Küçük damlalarla ; atmosferik kararlılıktaki
ve/
veya
rüzgar hızındaki değişimin sonucu olarak türbülanstaki
artış, rüzgar yönündeki aynı noktada en yüksek kalıntıyı elde etmek için
pilotun uçuş yüksekliğini
artırması demektir.
Büyük damlalarla; rüzgar hızındaki bir artış (türbülans hemen hemen
etkilemez),
rüzgar yönündeki aynı noktada en yüksek kalıntıyı elde etmek için
pilotun uçuş yüksekliğini düşürmesi demektir.
Yer
sevisindeki kalıntı örnekleri
esas
olarak aynı kalacaktır. Fakat küçük damlalarda, çökelme hızı sürtünme
hızından küçük olması gibi dağılımı sayısı (Vs/U*)
küçükse
örnekler aynı kalacaktır.
Unstabil
koşullarda; türbülans yoğunluğu, rüzgar hızından tamamıyla bağımsızdır.(Mc
Bean, 1971). Bu
değişken rüzgar koşulları altında yapılan uygulamalarda;
küçük çaplı damlaların dağılımının rüzgar hızından
tamamıyla bağımsız olduğunu ifade etmektedir. Ürün yetiştirilen bir
alanda türbülans derecesini
belirlemek için özel ekipmanlara gereksinim duyulmaktadır. Küçük ve
kolay kullanılan aletler edilinceye kadar diğer metodlarla
çalışılmalıdır.
Bir metod, duman hareketin gözlemektir.
Yüksek bir yerde duman tüttürülürse (püskürtme yüksekliğine
yükseltilmiş delikli bir kap içinde ziftli materyal
veya lastik parçası yakılması gibi) ve duman, değişik zamanlarda
gözlenirse,
varolan türbülans seviyesini belirlemek
olasıdır. Eğer duman, yoğun bir bulut halinde ise türbülans seviyesi
oldukça
düşüktür. Buna karşın eğer duman, geniş bir açıyla dağılıyorsa yüksek
bir türbülans seviyesi var demektir.
Küçük damlalar için en yüksek kalıntı pozisyonu hakkında karar vermek
olasıdır.
Vs/U
tarafından etkilenen tek düze çaplı damlaların
hareketi Şekil 8.8’de görülmektedir. Burada; Vs çökelme hızı,
U ortalama rüzgar hızıdır. Bu parametreler, püskürtme merkezi hattını
etkilemektedir.
Yere ulaşan damlaların vardıkları son nokta ( maximum rüzgar yönü yerleşimi)
Vt/U tarafından etkilenmektedir. Burada;
Vt efektif türbülans hızıdır. Bu parametreler, türbülansın bir
fonksiyonu olarak damlaların rüzgar yönündeki
maximum
dağılım uzaklığını etkilemektedir.
Küçük damlalar için dağılımı etkileyen türbülanstır. Tek düze çaplı
damlalar için bile bir yayılma olacaktır.
Şekil
8.9 da ürün üzerinde; türbülans ve damla çapının nasıl etkilendiği
açıkça görülebilmektedir.
Kabul edilebilir türbülansın daha alçak ve daha yüksek seviyeleri olduğu
görülebilmektedir.
.jpg)
