طراحی، ساخت و ارزیابی جداکننده گردابی آزمایشگاهی برای جداسازی سنگ‌ریزه از کاه گندم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 بخش مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

2 دانشیار بخش مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

3 دانش آموخته دکتری بخش مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

4 بخش مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران.

چکیده

ماشینی کردن و بهبود عملیات کشاورزی به دلیل رفع نیازهای گوناگون و رو به رشد بشر از دیرباز مورد توجه متخصصان بوده است. یکی از فرآیندها در تولید محصولات کشاورزی، عملیات پس از برداشت است. در زمینه جابجایی و انتقال کاه به روش ماشینی، از دستگاه مکنده کاه (کاه جمع‌کن) استفاده می‌شود. در حین انجام این عملیات، احتمال مخلوط شدن سنگ‌ریزه و ذرات دیگر، از روی زمین به همراه کاه وجود دارد. این ذرات در نهایت موجب کاهش کیفیت کاه برداشت شده می‌گردد. در این پژوهش برای رفع چالش‌ ذکر شده اقدام به ساخت و ارزیابی یک جداکننده گردابی آزمایشگاهی شد. نتایج این پژوهش بر پایه آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی انجام گردید. میزان باز بودن دهانه ورودی در سه نسبت (1، 6/0 و 3/0)، استوانه خروجی در دو موقعیت ارتفاع (صفر و 15 سانتی‌متر) و در دو دور مکنده (2574 و 2860 دور بر دقیقه) برای چهار نسبت مخلوط سنگ‌ریزه به کاه (5/3، 5، 10 و 15 درصد) در نظر گرفته شد. با انجام سه تکرار برای هر یک از آزمایش‌ها در مجموع 144 داده به دست آمد. عملکرد گرداب توسط محاسبه دو بازده میزان جداسازی سنگ‌ریزه از مخلوط و میزان جداسازی کاه از مخلوط به صورت جداگانه تعیین گردید. تجزیه واریانس و مقایسه میانگین‌ مقادیر حاصل شده با پس آزمون دانکن در سطح احتمال‌ 5 درصد به کمک نرم‌افزار SPSS نسخه 26 انجام شد. نتایج به دست آمده نشان داد که مؤثرترین عامل در بازدهی جداسازی سنگ‌ریزه و کاه مربوط به میزان باز بودن دهانه ورودی گرداب است. همچنین برای دور مکنده، بیشترین بازده جداسازی سنگ‌ریزه و کاه مربوط به 2860 دور بر دقیقه و برای موقعیت استوانه خروجی در وضعیت صفر است. همچنین عملکرد گرداب برای سنگ‌ریزه و کاه به ترتیب در نسبت‌های جرمی 5/3% و 5% بیشینه بود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Design, Construction and Evaluation of a Laboratory Scale Cyclone Separator for Separating Gravel from Wheat Straw

نویسندگان [English]

  • Farhang Sradarpour 1
  • seyed Hosein Karparvarfard 2
  • Naser Razavizadeh 3
  • Melika Baghooee 4
1 Department of Biosystems Engineering, Shiraz University, Shiraz, Iran.
2 Department of Biosystems Engineering, Shiraz University, Shiraz, Iran.
3 Former doctoral Graduate, Department of Biosystems Engineering, Shiraz University, Shiraz, Iran
4 Department of Biosystems Engineering, Shiraz University, Shiraz, Iran.
چکیده [English]

Mechanizing and improving agricultural operations have always been an interest to experts due to the diverse and growing human needs. One of the processes in agricultural products is post-harvest operations. Transferring straw with a mechanized method uses a straw collector. During this process, there is a possibility of mixing gravel and other particles on the ground with the straw. These particles ultimately reduce the quality of the harvested straw. In this study, a laboratory cyclone was constructed and evaluated to handle these challenges. The results of this study were conducted using a factorial experiment in a completely randomized design, with four gravel-to-straw ratios (3.5%, 5%, 10%, and 15%). The experiments were performed at three levels of cyclone inlet opening (1, 0.6, and 0.3), two heights of the vortex finder (0 and 15 cm), and two suction impeller (2574 and 2860 rpm). By performing three repetitions for each of the experiments, a total of 144 data were obtained. The cyclone performance was determined by calculating two separation efficiency factors, the percentage of the separated gravels, and the percentage of straw separated from the mixture. The analysis of variance (ANOVA) and comparison of the means was performed using the Duncan post-test at a 5% probability level using SPSS software version 26. The results showed that the most effective factor in the separation efficiency of gravel and straw was the cyclone inlet opening level. Additionally, the highest separation efficiency occurred at a suction impeller frequency of 50 Hz and a vortex finder position of zero. Also, the cyclone performance was maximum for gravel and straw ratios of 3.5% and 5% respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Transferring straw
  • Laboratory Cyclone
  • Suction Impeller
  • Gravel and Straw Mixture