پژوهش‌های مکانیک ماشینهای کشاورزی

چکیده عدم توانایی مردم عادی در تفکیک قارچ‌های خوراکی از قارچ‌های غیرخوراکی و سمی چالشی پرمخاطره است که می‌تواند منجر به بروز مسمومیت‌ قارچی شود. در این پژوهش امکان‌سنجی کاربرد سامانه ماشین بویایی بر پایه‌ی حسگرهای نیمه هادی اکسید فلزی به عنوان ابزاری غیر مخرب برای تفکیک قارچ‌های غیرخوراکی از قارچ‌های خوراکی مورد ارزیابی قرار گرفت. تحلیل مؤلفه های اصلی PCA، تحلیل تفکیک خطیLDA ، تحلیل تفکیک خطی درجه 2QDA ، ماشین بردار پشتیبان SVM و شبکه عصبی مصنوعی ANN روشهایی بودند که برای رسیدن به این هدف مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج به‌دست آمده از تحلیلها نشان داد که بهترین عملکرد روش PCA در تفکیک 5 نمونه قارچ خوراکی و غیرخوراکی با دقت 91 درصدی بود. نتایج به دست آمده نشان داد که روش تحلیل QDA با دقت 100 درصدی و عملکرد بهتری از روش LDA نمونههای قارچ را در سه دستهی مختلف تفکیک کرد. در این میان، روش SVM از میان نمونههای قارچ خوراکی و قارچ غیر خوراکی تنها توانست قارچ A.bisporus را به صورت کامل و 100 درصدی تشخیص دهد و عملکرد مناسبی در تفکیک سایر نمونه‌ها نداشت. روش ANN عملکرد مطلوبی در طبقه بندی نمونهها داشت به طوری که توانست نمونههای A. bisporus، S. comptus و R. delica را به صورت 100 درصدی طبقه‌بندی کند. با توجه به نتایجی که در این پژوهش به دست آمد، می‌توان گفت دقت روش QDA در طبقهبندی انواع مختلف قارچ‌ها نسبت به سایر روش‌ها بالاتر بود. با توجه به عملکرد مناسب بویایی ماشین در تفکیک قارچ‌های خوراکی از قارچ‌های غیرخوراکی، به نظر می‌رسد کاربرد این فناوری روشی امیدبخش در تفکیک گونه‌های مختلف قارچ خواهد بود.

چکیده پلاسمای سرد محیطی مملو از یون های فعال و گونه های پرانرژی است که با برخورد به سطح موجب ایجاد میکرو-روزنه هایی در آن شده و می تواند در فرایند خروج رطوبت و خشک کردن مواد حساس مفید باشد. برگ بو با نام علمی nobilis Laurus گیاهی همیشه سبز می‌باشد که دارای خواص دارویی متنوعی بوده و در صنعت غذایی نیز استفاده می شود. در این مقاله اثر استفاده از پیش تیمار پلاسمای سرد DBD بر سینتیک خشک شدن برگ بو در خشک کن کابینتی مورد بررسی قرار گرفت. آزمایشات به روش سطح پاسخ بر پایه طرح باکس بنکن با متغیر های مستقل دما (30، 40، 50 درجه سلسیوس)، سرعت باد (1، 2، 3 متر بر ثانیه)، زمان پلاسمادهی (صفر، 10، 20 ثانیه) و شدت پلاسمادهی (23، 29 و 35 کیلوولت) انجام شد. متغیر های وابسته شامل زمان خشک شدن، حداقل رطوبت قابل دستیافت و تغییرات رنگ بود. نتایج اثر معنی دار دما، سرعت باد و زمان پلاسمادهی را بر زمان خشک شدن نشان داد. افزایش دما موجب کاهش زمان خشک شدن و همچنین کاهش حداقل رطوبت قابل دستیابی شد. شدت پلاسما دهی اثر معنی داری بر حداقل رطوبت قابل دستیافت و زمان خشک شدن نداشت. نتایج اثر معنی دار زمان پلاسمادهی را بیان کرد به طوری که 20 ثانیه پلاسمادهی موجب کاهشی در حدود 20 درصد در زمان خشک شدن نسبت به تیمار بدون پلاسما گردید. لذا دمای oC 50، زمان پلاسمادهی s20 شدت پلاسما 23 کیلوولت و سرعت باد m/s1 تنظیمات بهینه خشک کن بود. این امر می توان موجب صرفه جویی قابل توجهی در توان مصرفی دستگاه خشک کن شود. دو متغییر دما و شدت پلاسما دهی بر تغییرات روشنی و تیرگی برگ ها پس از خشک شدن اثر معنی داری داشتند به طوری که استفاده از پیش تیمار پلاسما موجب کاهش تغییر رنگ نمونه ها شد.

چکیده هدف از اجرای این آزمایش بررسی تاثیر به‏کار‏گیری روش‏های کشاورزی حفاظتی بر روی مقدار ماده آلی خاک، شاخص‏های انرژی و عملکرد محصول در کشت لوبیا سفید (رقم درسا) بود. آزمایش در قالب طرح بلوک‏های کامل تصادفی و در سه تکرار در ایستگاه تحقیقاتی مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان مرکزی در سال‏های زراعی 97-96، 98-97 و 99-98 انجام شد. تیمارهای آزمایش عبارت بودند از: 1- روش مرسوم خاک‏ورزی (استفاده از گاوآهن برگردان‏دار- دیسک) به عنوان شاهد ،2– روش کم‏خاک‏ورزی با استفاده از گاوآهن چیزل–پکر و 3- روش ‏بی‏خاک‏ورزی با دستگاه کشت مستقیم. در هر سه سال آزمایش، درصد ماده آلی خاک بعد از برداشت محصول اندازه‏گیری شد. عملکرد و اجزای عملکرد دانه لوبیا در انتهای فصل زراعی با حذف حواشی، اندازه‏گیری شدند. همچنین انرژی مصرفی نهاده‏ها و ستاده‏ها، انرژی ناخالص تولید شده در هر هکتار، نسبت و شدت انرژی، و بهره‏وری انرژی برای هر تیمار محاسبه گردید. نتایج نشان داد بیشترین و کمترین عملکرد دانه به ترتیب مربوط به تیمار کم‏خاک‏ورزی و بی‏خاک‏رزی با مقادیر 2869 و 2076 کیلوگرم در هر هکتار بوده است. میانگین سه ساله مقادیر ماده آلی خاک در تیمار‏های آزمایش به ترتیب تیمار‏ها 430/ ، 582/0 و 621/0 درصد بود که بیشترین افزایش در تیمار کم‏‏خاک‏ورزی دیده شد. بیشترین و کمترین شدت انرژی به ترتیب مربوط به روش‏های بی‏خاک‏ورزی و کم‏خاک‏ورزی با مقادیر 6/38 و 3/27 مگاژول به ازای هر کیلو‏گرم دانه خشک به دست آمد. یکی از دلایل افزایش مصرف انرژی و کاهش عملکرد دانه در روش بی‏خاک‏ورزی، بالا بودن جمعیت علف هرز و در نتیجه مصرف زیاد علفکش‏های عمومی و اختصاصی بود. در نهایت با توجه به افزایش عملکرد دانه، افزایش مقدار ماده آلی خاک و بهبود شاخص‏های انرژی در کشت لوبیا، روش کم‏‏خاک‏ورزی در مقایسه با روش بی‏خاک‏ورزی مناسب‏تر ارزیابی شد.

چکیده مخازن همزن‌دار دارای کاربردهای وسیعی در صنایع غذایی، شیمیایی و معدنی هستند. بنابراین شناخت دقیق رفتار هیدرودینامیک سیال موجود در این مخازن امری ضروری محسوب می‌گردد. از جمله مشکلاتی که در مخازن همزن‌دار به وجود می‌آید می‌توان به ایجاد گرداب درون مخزن به هنگام کار در سرعت‌های بالا اشاره کرد که موجب عدم اختلاط مناسب می‌شود. در این پژوهش با اضافه نمودن بافل به جداره داخلی مخزن، میدان جریان و پدیده گرداب مورد بررسی قرارگرفت. هدف از تحقیق حاضر بررسی تاثیر بافل بر تغییرات سرعت شعاعی و انرژی جنبشی آشفته به کمک دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) است. در این بررسی مشاهده شد که اضافه نمودن بافل به دیواره مخزن موجب می‏شود تا جریان شعاعی گسترش یافته و امکان همزنی تا دیواره مخزن را فراهم آورد. افزون برآن، مشاهده شد که جریان عمودی نیز به طور مشخص گسترش یافته است که افزایش آشفتگی در سیال را به دنبال دارد. بر اساس نتایج، انرژی جنبشی آشفته برای مخازن بافل‌دار و بدون بافل به ترتیب m2/s3 0.00957 و m2/s3 0.0112 بوده و نرخ اتلاف انرژی به ترتیب m2/s3 0.955و m2/s3 0.805 بدست آمد. با افزایش سرعت در نزدیکی پره، میزان آشفتگی افزایش یافته که موجب فراهم نمودن انرژی لازم برای اختلاط هرچه بیشتر مواد اولیه گردید و همچنین از حرکت دورانی سیال که موجب کاهش کیفیت همزنی است، جلوگیری شده است.

چکیده یولاف، یکی از غلات مورد مصرف در جهان است و مصرف مقادیر مناسب آن می‌تواند به عنوان بخشی از رژیم غذایی بدون گلوتن برای افراد مبتلا به بیماری سلیاک استفاده شود. از سوی دیگر این غله دارای پوسته‌ای است که توسط دستگاه گوارش انسان هضم نمی‌شود و نیاز به پوست‌گیری دارد. در این پژوهش یک پوست‌گیر ضربه‌ای یولاف آزمایشگاهی طراحی، ساخته و ارزیابی شد. آزمایش‌های پوست‌گیری یولاف رقم هاشمی در 5 سطح سرعت دورانی روتور (1000، 1250، 1500، 1750 و 2000 دور در دقیقه) و 3 سطح رطوبت (6، 9 و 12 درصد بر پایه تر) در سه تکرار انجام شد و اثر این متغیرها بر درصد دانه پوست‌گیری شده (%GP)، بازده پوست‌گیری (DHE)، درصد دانه‌های شکسته شده (%B)، عملکرد دانه‌های شکسته نشده (%GY) و عملکرد تبدیل (%MY) مطالعه گردید. داده‌های آزمایشی، در قالب طرح فاکتوریل کاملاً تصادفی در سطح آماری 1 درصد آنالیز شدند. نتایج نشان داد که %GY با افزایش سرعت دورانی روتور در هر سه سطح رطوبت دانه، ابتدا افزایش و سپس کاهش یافت. مقدار DHE، با افزایش سرعت دورانی روتور و رطوبت دانه، روند صعودی نشان داد. %B، نیز با افزایش سرعت دورانی روتور افزایش و با افزایش رطوبت دانه، کاهش یافت. مشاهده شد دانه‌هایی که در برابر پوست‌گیری مقاوم‌تر بودند، در برابر شکست هم مقاومت بیش‌تری از خود نشان دادند. در هر رطوبت دانه، سرعت دورانی که بیش‌ترین %GY را داشت، به عنوان بهترین سرعت دورانی روتور در نظر گرفته‌ شد. %MY با %GP و مقدار DHE رابطه مستقیم داشت و با افزایش سرعت دورانی روتور، روند صعودی و با افزایش رطوبت دانه روند نزولی را نشان داد. بهترین سرعت دورانی روتور و محتوای رطوبتی برای پوست‌گیری دانه‌های یولاف به ترتیب 1750 دور در دقیقه و 12 درصد بر پایه تر می‌باشند.

چکیده امروزه با وجود پیشرفت‌های چشمگیر در عرصه فن‌آوری و تولید تجهیزات پیشرفته، متأسفانه در اکثر کشورها تولید محصولات کشاورزی ناکافی بوده و رو به کاهشی است و بنابراین استفاده از فن‌آوری‌های نوین در راستای افزایش کیفیت و کمیت تولید محصولات کشاورزی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار بوده و امری اجتناب ناپذیر است. به همین منظور در پژوهش حاضر از سامانه مجهز به حسگر فراصوت به عنوان هشدار دهنده‌ی عمل نکاشت قلمه نیشکر در ماشین کارنده نیشکر استفاده شد. به منظور تعیین بهترین مکان برای نصب حسگر روی سامانه، چهار نقطه با ارتفاع‌های 20، 40، 60 و100 سانتی‌متر از محل سقوط قلمه-ها در نظر گرفته شد. با عبور قلمه‌های نی از مقابل حسگر در درون سامانه، دقت تشخیص حسگر فراصوت مورد ارزیابی قرار گرفت و بهترین مکان برای نصب حسگر روی سامانه بدست آمد. داده برداری به‌صورت آزمایش فاکتوریل بر پایه طرح کاملا تصادفی بوده و تجزیه و تحلیل داده‌ها و مقایسه میانگین‌ها با استفاده از نرم‌افزار SPSS ورژن 16 انجام پذیرفت. نتایج نشان داد که با افزایش فاصله حسگر از محل سقوط به دلیل افزایش سرعت عبور قلمه‌ها دقت تشخیص کاهش می‌یابد. در ارزیابی مزرعه‌ای نیز دقت سامانه در تشخیص عبور قلمه‌ها از مقابل حسگر مورد ارزیابی قرار گرفت. مطابق نتایج، رابطه رگرسیون خطی با 929/0= R2 بین سیگنال اعلامی توسط سامانه و تعداد قلمه‌های ریزشی حقیقی توسط کارنده در شیار کشت بدست آمد که نشان دهنده دقت سامانه بر پایش قلمه‌های ریزشی حین کاشت است. همچنین نتایج ارزیابی مزرعه ای دقت سامانه هشدار دهند نشان داد که سامانه در فواصل نکاشت بیش از 5/0 متر که عملا به عنوان نقاط نیاز به واکاری در نظر گرفته می شوند، با دقت مناسب و بیش از 95 تا 8/99% نقاط کاشته نشده را به درستی تشخیص داده، اعلام و برای واکاری مجدد ثبت موقعیت می کند.

چکیده توسعه گلخانه‌های نوین مبتنی بر روش‌های جدید کشت یکی از مهمترین راه‌کارها برای افزایش تولید غذا در دنیا است. اما با وجود تولید بیشتر محصول، مصرف انرژی آنها بسیار زیاد است. برای حل معضل انرژی در این گلخانه‌ها، استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر به‌عنوان یک منبع انرژی دائمی در سال‌های اخیر توسط دانشمندان پیشنهاد شده است. در این میان، فتوولتاییک به دلیل ویژگی‌های بارز، تناسب و سازگاری بسیار خوب با محیط‌های کشاورزی و همچنین سازه گلخانه، به‌عنوان یک منبع انرژی دائمی و کارا توسط محققان زیادی بررسی شده است. نتایج تحقیقات نشان داده است که برای توسعه پوشش‌های فتوولتاییکی مخصوص گلخانه علاوه بر بازده فتوولتاییکی مناسب، داشتن شفافیت در محدوده مرئی برای رشد گیاه در گلخانه ضروری است. یکی از فن‌آوری‌های قابل که ضمن داشتن شفافیت، می‌تواند به‌عنوان یک پوشش شفاف فتوولتاییکی مخصوص گلخانه استفاده شود، متمرکز کننده‌های خورشیدی لومینسانسی (LSC) است. این ابزار فتوولتاییکی دارای چند جزء است که موجبر یکی از اجزاء بسیار مهم آن می‌باشد و بهینه سازی آن از طریق پارامترهای فیزیکی مانند فاکتور هندسی و ضریب شکست نوری می‌تواند عملکرد LSC را بهبود ببخشد. بر همین اساس، در این پژوهش با در نظر گرفتن معیارهای یک پوشش گلخانه‌ای و یک پنل فتوولتاییکی، به بررسی دو موجبر از جنس شیشه و PMMA در ساخت LSCها برای بررسی اثر فاکتور هندسی و ضریب شکست نوری و تاثیر آنها در بازده نوری و بازده کلی LSCها پرداخته شد. نتایج نشان داد که با افزایش ضخامت موجبر از 4 به 6 میلیمتر که موجب کاهش مقدار فاکتور هندسی آن می‌شود و همچنین استفاده از موجبر با جنس PMMA در مقایسه با شیشه، که علاوه بر داشتن استحکام و شفافیت در ناحیه مرئی دارای ضریب شکست بالاتری (46/1) است، می‌تواند به ترتیب باعث افزایش PCE و بازده نوری LSC از % 33/ به ۱% و % 98/0 به % 27/4 شود.

چکیده خشک کردن خرما در مرحله خارک یک عملیات رایج در مناطق خرماخیز کشور نظیر جهرم است که در آن محصول تولیدی دارای شرایط کیفی کاملاً متفاوتی از لحاظ ویژگی‌های بافتی، رنگ، بو و طعم با خرما است. روش الکتروهیدرودینامیک (EHD) یک روش خشک‌کردن غیرحرارتی در دما و فشار محیط است که می‌تواند باعث حفظ کیفیت مواد خشک شده شود. در این مطالعه، از یک خشک‌کن هیبریدی الکتروهیدرودینامیک-جریان همرفتی مجهز به سامانه پردازش تصویر برای بررسی تغییرات ویژگی‌های مربوط به شکل و اندازه ورقه‌های نازک خارک در طول فرآیند خشک‌کردن استفاده شد. هدف این پژوهش بررسی میزان تغییرات ویژگی‌های مربوط به شکل و اندازه شامل محیط، مساحت، قطر، کشیدگی و گردی نمونه‌ها در طول فرایند خشک‌کردن به روش‌های الکتروهیدرودینامیک (در دماهای 25 و 35 درجه سلسیوس)، روش هوای گرم (در دمای °C60) و روش ترکیبی (در دمای °C60) است. بررسی اثرات سرعت هوا و دما بر روی مولفه‌های مرتبط با شکل و اندازه با استفاده از تجزیه واریانس انجام گرفت. نتایج نشان داد، میزان تغییرات ویژگی‌های مربوط به شکل و اندازه محصول در روش هوای گرم بیشترین مقدار و در روش الکتروهیدرودینامیک در دمای °C25 کمتر از دیگر روش‌ها بود. با توجه به نتایج بدست آمده، محصول نهایی حاصل از روش الکتروهیدرودینامیک از کیفیت بالاتری در مقایسه با روش‌های دیگر برخودار بود.

چکیده در این مقاله، انرژی و اگسرژی یک سیستم جدید تولید بیوهیدروژن، گرما و توان الکتریکی از سوخت تجدیدپذیر بیوگاز که تولید آن وابسته به ضایعات کشاورزی است مورد تجزیه تحلیل قرار گرفت. فرآیند تولید بیوهیدروژن از طریق رفورمینگ بخار آب- بیوگاز و رفورمینگ دی اکسید کربن- بیوگاز با نرم افزارEES کدنویسی گردید. در این تحقیق، گرمای ناشی از سوختن بیوگاز، انرژی لازم برای واکنش رفورمینگ بیوگاز را تامین می‌نماید که این مهم باعث می‌شود تا بازده حرارتی و اگسرژی سیستم به ترتیب به بالای 74% و %34/58 برسند. با در نظر گرفتن توان لازم الکتریکی بین 5 تا 40 مگاوات، میزان تولید بیوهیدروژن در بازه kg/s 11/0 تا 83/0بدست آمد. بررسی میزان نرخ تخریب اگسرژی در اجزای سیستم مشخص کرد که محفظه سوخت بیشترین تخریب اگسرژی را با مقدار تقریبی 51% دارد. یک تحلیل پارامتری دقیق برای مقدار بهینه تولید بیوهیدروژن نیز انجام شد تا پارامترهای کلیدی و مهم سیستم ارزیابی شوند. نتایج نشان داد که نقطه بهینه تولید بیوهیدروژن در شرایطی که نسبت مولی دی اکسیدکربن به متان در ورودی رفورمینگ بین 5/0 تا 66/0، نسبت مولی مخلوط بخار آب به متان بین 2 تا 6/3 و دمای واکنش رفورمینگ نیز بین 965 تا 1036 کلوین قرار دارند بدست می‌آید. از سوی دیگر در دمای واکنش بالاتر از 965 کلوین، مقدار تبدیل گاز متان به 97% و دی اکسید کربن به 86% می‌رسد که نشانگر کاهش بیشترگازهای گلخانه‌‌ای است. این مقاله روش جدیدی جهت تحلیل پارامتری سیستم ترمودینامیکی تولید بیوهیدروژن، فقط با استفاده از انرژی بیوگاز، ارائه داده است.

چکیده به منظور پاسخگویی به تقاضای عظیم انرژی و کاهش مصرف سوخت‌های فسیلی و کاهش آلودگی هوا، استفاده از یک سوخت زیستی سبز، پاک و پایدار تنها جایگزین است. زمانی که از یک پیش ساز و فرآیند مناسب در تولید بیودیزل استفاده شود، جایگزینی آن به عنوان یک سوخت جایگزین قطعی‌تر می‌شود. هدف این مطالعه ارزیابی راکتور ترکیبی جت پلاسما - فراصوت در تولید بیودیزل است. استفاده از جت پلاسما در تولید بیودیزل به دلیل استفاده از میدان‌های الکتریکی قوی در فرآیند ترانس‌استریفیکاسیون به عنوان یک فرآیند تجزیه مولکولی پیشرفته در سال‌های اخیر بسیار مورد توجه محققان قرار گرفته است. چهار فاکتور نسبت مولی متانول به روغن (1:4، 1:6، 1:8)، درصد کاتالیزور (75/0، 1، 25/1)، زمان (30، 60 و 90 ثانیه) و توان فراصوت (100، 250 و 400 وات) برای تولید بیودیزل در این سامانه ترکیبی بررسی شد. روش سطح پاسخ (RSM) برای بهینه سازی محتوای متیل استر استفاده شد. در بهینه سازی RSM، بیشترین عملکرد بیودیزل 82/93 درصد در توان فراصوت 76/395 وات، نسبت مولی 75/6، درصد کاتالیست 96/0 درصد وزنی و زمان واکنش 58/79 ثانیه بود. مشخصات فیزیکی شیمیایی بیودیزل تولید شده مطابق با استاندارد ASTM D6751 است. به‌طور کلی، نتایج نشان می‌دهد بیودیزل تولید شده از طریق این سامانه ترکیبی، باعث صرفه‌جویی در زمان با بیشترین بازده تبدیل شده است.