luận văn
bộ giáo dục và đào tạo trờng đại học nông nghiệp I ---------------------------------- nguyễn nam phong Nghiên cứu nâng cao chất lợng phân loại hạt giống rau bằng điện trờng luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Điện khí hoá sản xuất nông nghiệp và nông thôn Mã số: 60.52.54 Ngời hớng dẫn khoa học: ts. nguyễn đình lục Hà Nội - 2006 2 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và cha hề sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đ đợc cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đợc chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả luận văn Nguyễn Nam Phong 3 Lời cảm ơn Trong quá trình thực hiện luận văn thạc sỹ khoa học: "Nghiên cứu nâng cao chất lợng phân loại hạt giống rau bằng điện trờng" tôi đ nhận đợc rất nhiều sự giúp đỡ của các tập thể, các cá nhân và những ngời thân. Tôi xin chân thành cảm ơn Phòng Thí nghiệm cơ điện VILAS 019- Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch, phòng thí nghiệm LAS 29- Trờng Cao đẳng Công nghiệp và Xây dựng đ tạo điều kiện tốt nhất để tôi thử nghiệm, thí nghiệm xác định các thông số cần thiết cho đề tài. Đặc biệt xin chân thành cảm ơn Tiến sỹ Nguyễn Đình Lục đ trực tiếp hớng dẫn các tài liệu và phơng pháp nghiên cứu giúp tôi hoàn thành công trình nghiên cứu có ý nghĩa khoa học và thực tiễn. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo Bộ môn Cung cấp và sử dụng điện - Khoa Cơ điện - Trờng Đại học Nông nghiệp I - Hà Nội đ đóng góp những ý kiến quý báu để tôi hoàn thiện luận văn. Xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp, những ngời thân đ giúp đỡ Tôi tận tình trong quá trình thực hiện luận văn. Tác giả luận văn Nguyễn Nam Phong 4 Mục lục Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục các bảng v Danh mục các hình vi 1. Mở đầu 1 1.1 Tính thực tiễn của đề tài 10 1.2. Mục tiêu của đề tài 11 1.3. ý nghĩa khoa học và thực tiên của đề tài 11 1.3.1. ý nghĩa khoa học 11 1.3.2. ý nghĩa thực tiễn của đề tài 12 2. Tổng quan tình hình nghiên cứu và ứng dụng điện trờng trong phân loại hạt 13 2.1. Khái quát chung 13 2.2. ứng dụng điện trờng trong phân loại hạt ở nớc ngoài 15 2.3. Tình hình làm sạch và phân loại hạt giống ở nớc ta 35 2.4. ảnh hởng của điện trờng đến chất lợng gieo trồng và tính di truyền của hạt 41 2.5. Kết luận và những vấn đề nghiên cứu 42 3. Nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn quá trình phân loại hạt bằng điện trờng 44 3.1. Điều kiện cần thiết để thực hiện quá trình phân ly hạt trong trờng tĩnh điện 45 3.2. Trạng thái hạt giống trong trờng tĩnh điện 46 3.3. Sự tích điện của hạt trong trờng tĩnh điện 51 5 3.4. Lực tác động lên hạt trong trờng tĩnh điện 53 3.5. Sơ đồ nguyên lý phân loại của máy 56 3.5.1. Sơ đồ nguyên lý máy phân loại hạt bằng trờng tĩnh điện 56 3.5.2. Vùng phân loại của tĩnh điện trờng 57 3.5.3. Sơ đồ mạch điện của máy phân loại 59 4. Nghiên cứu thực nghiệm quá trình phân loại hạt 60 4.1. Mục đích nghiên cứu 60 4.2. Phơng pháp nghiên cứu thực nghiệm 60 4.2.1. Mô hình nghiên cứu 60 4.2.2. Phơng pháp nghiên cứu thực nghiệm 61 4.2.3. Điều kiện thí nghiệm 62 4.2.4. Phơng pháp lấy mẫu 63 4.2.5. Phơng pháp xử lý số liệu 63 4.3. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm 63 4.3.1. Xác định quy luật phân bố trọng lợng ban đầu của hạt 63 4.3.2. Xác định điện tích của hạt 64 4.3.3. Phân bố trọng lợng của hạt sau khi phân loại 71 4.3.4. ảnh hởng của cờng độ điện trờng tới sự phân ly hạt 72 4.3.5. Sự ảnh hởng của định lợng cấp liệu ban đầu tới chất lợng phân ly của hạt 74 4.3.6. Sự ảnh hởng của góc nghiêng điện cực tới chất lợng phân ly của hạt 76 4.4. Mẫu máy phân loại bằng tĩnh điện trờng 78 Kết luận và kiến nghị 79 Tài liệu tham khảo 82 6 Danh mục các bảng Bảng 2.1. So sánh phơng pháp phân loại bằng cơ khí và điện trờng 39 Bảng 2.2. Phân loại hạt giống bằng điện trờng tăng năng suất cây trồng 40 7 Danh mục các sơ đồ Hình 2.1. Hình ảnh định hớng hạt lúa mì ở các cờng độ điện trờng 18 Hình 2.2. Sơ đồ nguyên lý máy phân loại hạt dạng sàng rung kết hợp điện trờng. 19 Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý của máy phân loại hạt bằng trờng tĩnh điện dạng trống quay 20 Hình 2.4. Lực tác động lên hạt trong trờng tĩnh điện. 22 Hình 2.5. Máy phân loại điện môi trống quay 24 Hình 2.6. Sơ đồ nguyên lý máy phân loại hạt bằng trờng phóng điện coron 27 Hình 2.7. Sơ đồ hệ thống máy làm sạch và phân loại hạt 37 Hình 3.1 Sự phụ thuộc K h = f() vào hệ số hình cầu (K) khác nhau và độ thẩm điện môi tơng đối h [13] 50 Hình 3.2 Đồ thị 2 phụ thuộc vào độ thẩm điện môi hạt h và hệ số hình cầu K. 51 Hình 3.3. Lực tác động lên hạt trong trờng tĩnh điện 54 Hình 3.4. Biểu diễn ánh xạ gơng của hạt điện tích q trên bề mặt tiếp điện cực. 55 Hình 3.5. Sơ đồ nguyên lý máy phân loại hạt bằng trờng tĩnh điện. 57 Hình 3.6. Mạch điện máy phân loại. 59 Hình 4.1. Mô hình nghiên cứu thực nghiệm hạt rau giống. 61 Hình 4.2. Phân bố trọng lợng ban đầu của hạt. 64 Hình 4.3. Sơ đồ thiết bị xác định góc ma sát của hạt. 66 Hình 4.4. Quan hệ giữa góc ma sát , hệ số ma sát f ms và độ ẩm W h của hạt. 67 Hình 4.5. Sơ đồ thiết bị nghiên cứu tính chất điện của hạt. 69 Hình 4.6. Đặc tính (phụ thuộc) đại lợng điện tích riêng của hạt vào cờng độ điện trờng. 70 8 Hình 4.7. Phân bố trọng lợng hạt. 71 Hình 4.8. sự phụ thuộc phân ly hạt vào cờng độ điện trờng tĩnh điện. 73 Hình 4.9. Sự phụ thuộc cờng độ cấp liệu trên bề mặt điện cực. 75 Hình 4.10. Mối quan hệ giữa góc nghiêng điện cực và khả năng phân loại của hạt. 77 9 H×nh 4.11. MÉu m¸y ph©n lo¹i h¹t b»ng tÜnh ®iÖn tr−êng 77 69 10 1. Mở đầu 1.1. Tính cấp thiết của đề tài Việt Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, ma nhiều là điều kiện rất thuận tiện cho cây trồng phát triển. Sau nhiều năm đổi mới với sự phát triển đa ngành, đa nghề đ đa nền kinh tế đất nớc tiến một bớc dài trên con đờng hội nhập kinh tế thế giới. Đến nay nghề trồng rau, quả đ và đang đợc tập trung hoá nhằm nâng cao hơn nữa chất lợng, có hiệu quả kinh tế cao, đáp ứng tốt nhu cầu trong nớc và xuất khẩu rau quả ra thị trờng thế giới. Định hớng phát triển nông nghiệp của nớc ta trong giai đoạn 2001 - 2010 đ đợc thông qua tại Đại hội Đảng X chỉ rõ Tăng cờng sự chỉ đạo và huy động các nguồn lực cần thiết để đẩy nhanh công nghiệp hoá, hiện đại hoá nông nghiệp và nông thôn. Tiếp tục phát triển và đa nông nghiệp, lâm nghiệp, ng nghiệp lên một trình độ mới bằng ứng dụng khoa học và công nghệnhanh chóng đa vào sản xuất các loại hạt giống có chất lợng cao, không ngừng nâng cao chất lợng hạt giống. Để giải quyết nhiệm vụ này ngành nông nghiệp đ có nhiều biện pháp nhằm tăng năng suất, sản lợng cây trồng: Thuỷ lợi, phân bón, quy trình chăm sóc, lai và tạo ra các giống mới, trong đó giống có vị trí quan trọng. Hạt giống tốt, là hạt giống không những đồng đều về kích thớc, tỷ trọng và trọng lợng mà còn đồng đều về thành phần sinh hoá của hạt. hạt giống tốt sẽ cho tỷ lệ nảy mầm cao, cây trồng sẽ phát triển đồng đều, có khả năng chống chịu sâu bệnh cao Chỉ trong những điều kiện đó mới có thể đa ra những công nghệ mang tính chất công nghiệp trong sản xuất nông nghiệp: Cơ giới hoá, cơ khí hoá các khâu chăm sóc, gieo trồng thu hoạch và chế biến các sản phẩm nông nghiệp. Hiện nay ở nớc ta hạt giống nông sản nói chung và hạt rau nói riêng đem gieo chủ yếu đợc tuyển chọn bằng thủ công cùng với thiết bị phân loại [...]... nguồn giống v nâng cao phẩm cấp hạt giống rau cho ng nh nông nghiệp nớc nh 1.2 Mục tiêu và nhiệm vụ của của đề tài Triển khai công nghệ v thiết bị phân loại bằng điện trờng để nâng cao chất lợng hạt giống rau: - Phân tích quá trình phân ly của hạt trong điện trờng - Chọn, thiết kế v chế tạo mẫu máy phân loại hạt giống rau bằng trờng tĩnh điện - Thực nghiệm quá trình phân loại hạt giống rau (cải củ)... phải cần đợc lựa chọn thật kỹ lỡng Việc nghiên cứu, chế tạo thiết bị phân loại hạt nông sản nói chung v hạt rau giống nói riêng bằng phơng pháp điện trờng áp dụng v o thực tiễn sản xuất ở nớc ta l một hớng đi mới rất cần thiết có ý nghĩa khoa học, kinh tế v x hội Từ yêu cầu thực tế trên, chúng tôi chọn đề t i Nghiên cứu nâng cao chất lợng phân loại hạt giống rau bằng điện trờng với mong muốn đa ra... Máy phân loại dạng buồng có kết cấu điện cực đơn giản, dễ chế tạo nhng năng suất thấp khoảng 15-20 kg/h, cờng độ điện trờng một chiều giữa các điện cực cao, điện áp giữa hai điện cực khoảng (30ữ40) kV, chi phí cho an to n điện lớn Khả năng phân ly bị hạn chế khi hạt có độ ẩm cao (17ữ25) % hoặc hệ số hình cầu nhỏ Với những hạt có khối lợng lớn máy cũng khó phân loại [23] 27 Để nâng cao năng suất phân. .. tiễn của đề t i - Chế tạo đợc mẫu máy phân loại hạt rau bằng trờng tĩnh điện, xác định bằng thực nghiệm đợc các miền thông số v chế độ l m việc của máy - Góp phần ho n thiện công nghệ v thiết bị phân loại hạt bằng trờng tĩnh điện để áp dụng v o thực tiễn sản xuất ở nớc ta nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế 12 2 tổng quan tình hình nghiên cứu và ứng dụng điện trờng trong phân loại hạt 2.1 Khái quát chung Cùng... pháp phân loại bằng điện trờng với công suất 6 triệu tấn/năm Đến năm 1930 công nghệ phân loại bằng trờng tĩnh điện đợc áp dụng th nh công trong công nghiệp thực phẩm để l m sạch v phân loại các sản phẩm nông nghiệp dạng hạt nh hạt c phê, hạt rau [4], [19] Từ đó đến nay, công nghệ phân loại l m sạch bằng trờng tĩnh điện v coron đ bắt đầu áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau kể cả trong nông nghiệp Nghiên. .. năm 1954- 1965 [23] Hạt đa v o phân loại chuyển động theo chiều rung lắc của s ng đi qua điện 18 trờng có cờng độ cao, đờng sức vuông góc với mặt phẳng s ng Dới tác động của điện trờng hạt bị phân cực v định hớng có trục d i theo phơng của đờng sức điện trờng l m tăng khả năng vợt qua lỗ s ng của hạt, giảm sự kẹt lỗ s ng, nâng cao năng suất máy Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý máy phân loại hạt dạng s ng rung... đờng kính gần với chiều dầy hạt Ưu điểm của máy phân loai dạng s ng rung kết hợp điện trờng l cho năng suất cao hơn so với máy cơ khí cùng loại không két hợp điện trờng, nâng cao độ sạch đến 98%, tăng trọng lợng 1000 hạt lúa mì từ 31- 34 gam v năng suất của lúa mì tăng 5-10% [8] Nhng máy còn tồn tại một v i nhợc điểm: sử dụng điện áp một chiều cao, khả năng phân ly hạt theo độ ẩm thấp, khi hạt có độ ẩm... trình phân tách, để loại trừ hiện tợng n y ngời ta sử dụng điện trờng xoay chiều Máy phân loại điện môi đợc sáng chế ở Mỹ năm 1924, còn ở Nga năm 1935 [19] Hình 2.5 Máy phân loại điện môi trống quay 1- Bộ phận phân phối 6 - Dây cuốn 3- Chổi quét 7, 2 - Trống phân ly cách điện 4- Tấm điều chỉnh 8, 9- Đầu v o v đầu ra máy biến áp 5- Máng hứng 10 - V nh trợt Dới sự hớng dẫn của viện sỹ I.Ph.Borodin, nhóm nghiên. .. [10, [11], [22] Từ những công trình nghiên cứu trên rút ra kết luận: phơng pháp phân loại hạt giống theo tỷ trọng v trọng lợng tuyệt đối l một trong những biện pháp l m tăng sản lợng cây trồng Tuy nhiên việc phân loại hạt giống rau, quả (với những hạt có kích thớc v trọng lợng nhỏ) theo tỷ trọng tuyệt đối khó thực hiện đợc vì thiếu thiết bị phân ly đảm bảo độ chính xác cao Sau khi thu hoạch hỗn hợp hạt... điện giữa các điện cực l m giảm chất lợng phân loại do hạt ít có sự khác nhau về điện tích Mặt khác chất lợng phân loại giảm đáng kể khi độ ẩm của không khí lớn hơn 60% Nếu độ ẩm không khí lớn hơn 90% thì phân loại không thể thực hiện đợc [6], [11] Các máy phân loại ở trên không phải lúc n o cũng có thể đảm bảo sự phân ly ổn định về chất lợng vì rằng quá trình phân loại trên các thiết bị n y phụ thuộc . để nâng cao chất lợng hạt giống rau: - Phân tích quá trình phân ly của hạt trong điện trờng. - Chọn, thiết kế và chế tạo mẫu máy phân loại hạt giống rau. quá trình thực hiện luận văn thạc sỹ khoa học: " ;Nghiên cứu nâng cao chất lợng phân loại hạt giống rau bằng điện trờng" tôi đ nhận đợc rất nhiều