اندازه‌گیری بلادرنگ دبی جرمی مواد جامد فله‌ای مبتنی بر نیروی مرکزگرا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی ماشین‌های کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تهران، کرج، ایران.

2 گروه مهندسی ماشین‌های کشاورزی،دانشکده کشاورزی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

چکیده

اندازه‌گیری دقیق، قابل اعتماد، بلادرنگ، بدون تأثیر از مواد عبوری، پیوسته و غیرانسدادی نرخ جریان جرمی مواد فله‌ای در خطوط انتقال یک چالش فنی بوده است، که برای دستیابی به استفاده کارآمد از انرژی، مواد اولیه و کاهش ضایعات به‌طور فزاینده‌ای قابل توجه است. در این پژوهش یک دستگاه دبی‌سنج مواد دانه‌ای مبتنی بر نیروی مرکزگرا طراحی ساخته و ارزیابی شد. در ابتدا به‌منظور بررسی عبور آسان مواد دانه‌ای بدون انسداد مسیر عبور در دستگاه و همچنین تعیین سرعت ریزش مواد روی صفحه اندازه‌گیری برای سه نرخ ریزش مختلف گندم 62/15، 90/32 و 75/66 کیلوگرم بر ثانیه، تحلیل روش المان گسسته صورت گرفت. باتوجه به نتایج این بخش، برای سه نرخ ریزش مختلف، سرعت مواد روی صفحه اندازه‌گیری 18/0 ± 55/2 متر برثانیه به‌دست آمد. در مرحله نخست ارزیابی واقعی دستگاه، واسنجی بارسنج با استفاده از وزنه‌های استاندارد از 100 تا 1800 نیوتن با مراحل 100 نیوتن و برای اعتبارسنجی از 5 تا 500 نیوتن با مراحل 5 نیوتن صورت گرفت. در نهایت واسنجی بارسنج با ضریب تبیین بالای 99% با میانگین مربعات خطای 88/3 نیوتن تأیید شد. سپس ارزیابی دستگاه برای مقادیر معین گندم در هفت مقدار مختلف از 5 تا 35 کیلوگرم با گام‌های 5 کیلوگرمی با نرخ ریزش تصادفی صورت گرفت. نتایج حاصل نشان داد که دستگاه با دقت بسیار بالایی (ضریب تبیین بالای 99% و درصد میانگین خطای مطلق 55/0%) قادر به اندازه‌گیری بلادرنگ نرخ ریزش مواد دانه‌ای است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Online measurement of bulk solids mass flow rate based on centripetal force

نویسندگان [English]

  • farzad mohammadi 1
  • Hossein Mousazadeh 2
  • ali jafari 1
1 Department of Agricultural Machinery Engineering, Faculty of Agricultural, University of Tehran, Karaj, Iran.
2 Department of Mechanical Engineering of Biosystems, Faculty of Agriculture, University of Tehran, Karaj, Iran.
چکیده [English]

An accurate, reliable, online, no-effect passing materials, continuous and non-invasive measurement of solids’ mass flow rate in conveying pipelines has been a technically challenging area, which becomes increasingly significant to achieve efficient utilization of energy raw materials and to reduce waste. In this study, a grain flow rate meter based on the centripetal force was designed, constructed, and evaluated. Initially, Discrete Element Method (DEM) analysis was performed to evaluate the easy passage of granular materials without obstructing the passage of materials in the device, as well as to determine the velocity of material passage on the measuring pan for three different rates of wheat 15.62, 32.90 and 66.75 kg/s. According to the results for three different fall rates, the velocity of the material on the measuring plate was 2.55±0.018 m/s. In the first stage of the evaluation, load cell calibration was done using standard weights from 100 to 1800 N with steps of 100 N and for validation from 5 to 500 N with steps of 5 N. Finally, the load cell calibration was confirmed with a coefficient of determination above 99% with RMSE=3.88 N. Then, the apparatus was evaluated for specific amounts of wheat in seven different amounts from 5 to 35 kg with 5 kg steps with a random shedding rate. The results showed that the device is able to measure the rate of granular material shedding with very high accuracy (determination coefficient above 99% and mean absolute percentage error 0.55%).

کلیدواژه‌ها [English]

  • Discrete element method analysis
  • Granular material
  • Solid mass flow rate
  • Centripetal force