φ từ biểu thức (2.17) và biểu thức (2.16) ta nhận đợc biểu thức giải thích mômen quay của điện trờng:
3.3 kết quả nghiên cứu thực nghiệm.
3.3.1 Xác định quy luật phân bố trọng lợng ban đầu của hạt.
Sau khi lựa chọn mẫu, cân từng hạt (tiến hành cân 3 lần) tổng hợp số hạt xuất hiện trong từng khoảng trọng lợng, lấy trung bình (mục lục 1) xây dựng đợc quy luật phân bố trọng lợng ban đầu của lô hạt thực nghiệm (hình 3.2). Từ đồ thị ta thấy lô hạt trớc khi đa vào máy phân loại có quy luật phân bố ban đầu của hạt có dải phân bố trọng lơng ban đầu rộng (từ 1,8 mg đến 12,2 mg), số hạt có cùng trọng lợng phân bố không đều mà tập chung nhiều ở khoảng trọng lợng từ 5,4 mg đến 7,8 mg, qua thực nghiệm lợng hạt có trọng l- ợng từ 5,4 mg trở lên chiếm 72,3% tổng số hạt thực nghiệm và cũng có thể đem số hạt này làm giống.
Hình 3.2 Phân bố trọng lợng ban đầu của hạt.
Từ sơ đồ nguyên lý máy (hình2), khi hạt từ phễu 1 cấp xuống điện cực mặt phẳng rung 9, ở đó nhờ lực rung hạt đợc phân bố đều và tích điện trên toàn bộ điện cực. Tích điện tiếp xúc của các hạt dạng elíp quay hay dạng hình cầu trên điện cực xảy ra khi các hạt có trục nhỏ phân bố dọc theo cờng độ điện trờng E đến một giá trị giới hạn đợc xác định theo biểu thức [3].
E b a q c . ). 1 ( 1 ). 1 .( . . 0 max φ ε ε ε π − + − = (1) Trong đó: a và b là các bán trục lớn và trung bình của hạt elíp. ε - Độ thẩm điện môi tơng đối của hạt.
ε0 - Hằng số điện môi.
Фc- Hệ số làm giảm phân cực theo hớng của trục song song với cờng độ điện trờng E.
Từ công thức (1) ta thấy, khi hạt nằm trên bề mặt điện cực và bắt đầu tích điện. Tích điện tiếp xúc của các hạt dạng elíp quay hay dạng hình cầu trên điện cực phụ thuộc vào cờng độ điện trờng E, hình dạng, bản chất bên trong, độ ẩm của hạt và góc nghiêng của điện cực. Với một loai hạt (hạt cải củ) khi nghiên cứu các yếu tố cờng độ điện trờng E, góc nghiêng của điện cực đợc xác định theo thực nghiệm. với cùng một cờng độ điện trờng và ở cùng một góc nghiêng thì khả năng tích điện tiếp xúc của hạt phụ thuộc chính vào độ ẩm (W) của hạt.
Độ ẩm của hạt đợc xác định theo công thức:
100 . 0 0 1 0 P P P W W − + = (2) Trong đó: W - Độ ẩm mới của hạt.
W0 - Độ ẩm ban đầu của hạt. P0 - Trọng lợng ban đầu của hạt.
P1- Trọng lợng của hạt khi độ ẩm hay đổi.
* Xác định độ ẩm của hạt.
Độ ẩm ban đầu của hạt (W0) đợc xác định: Đa hạt vào máy phân tích
độ ẩm bằng hồng ngoại. Để xác định độ ẩm thí nghiệm tiếp theo của hạt ta
tiểu ly phân tích bằng ánh sáng điện cân hạt trớc khi thí nghiệm (xác định P0) , đặt các hạt vào trong cốc Petri , nhỏ các giọt nớc đã đợc xác định vào cốc, đậy kín, sau 24 giờ, lấy hạt ra, cân lại hạt sau khi có độ ẩm tăng lên (xác định P1) và theo công thức (2) ta xác định đợc độ ẩm mới của hạt. Tiến hành thao tác tơng tự, ta xác định đợc các độ ẩm thí nghiệm tiếp theo của hạt.
* Xác định góc ma sát và hệ số ma sát của hạt.
ngoài ra lợng điện tích của hạt còn phụ thuộc vào góc ma sát , và hệ số ma sát của hạt fms của hạt. góc ma sát của hạt là góc mà khi ta thay đổi góc nghiêng của điện cực hạt bắt đầu chuyển động, còn hệ số ma sát của hạt fms phụ thuộc vào góc nghiêng của điện cực và đợc xác định theo công thức:
fms = tg (3)
Bằng thực nghiệm xác định góc nghiêng , từ (3) ta xác định đợc hệ số ma sát fms đối với hạt cải củ ta xây dựng đợc mối quan hệ giữa các góc nghiêng và độ ẩm (Wh) của hạt (hình 3.3).
Hình 3.3 Quan hệ giữa góc ma sát và độ ẩm Wh của hạt.
Từ đờng đặc tính hình 3.3 ta thấy khi tăng độ ẩm của hạt thì góc ma sát của hạt cũng tăng theo quy luật hàm bậc nhất. Đối với hạt cải củ thí nghiệm có Wh = 9% thì góc nghiêng ban đầu của điện cực là khoảng 15,7o để hạt có thể tự chuyển động.
Cũng từ độ ẩm thí nghiệm Wh và hệ số ma sát của hạt ta có mối quan hệ giữa độ ẩm và hệ số ma sát của hạt (hình 3.4). Từ đờng đặc tính ta thấy khi độ ẩm tăng thì hệ số ma sát của hạt cũng tăng và tăng theo quy luật hàm bậc nhất.
Hình 3.4 Quan hệ giữa hệ số ma sát fms và độ ẩm Wh của hạt.
Từ các đờng đặc tính hình 3.3 và hình 3.4 ta thấy khi độ ẩm của hạt tăng thì hệ số ma sát và góc ma sát của hạt cũng tăng theo, nh nhận xét ở phần trên thì khả năng tích điện của hạt tăng tỷ lệ với độ ẩm và góc ma sát của hạt.
* xác định điện tích của hạt trong trờng tĩnh điện.
Quá trình tích điện cho hạt phần lớn phụ thuộc vào công nghệ phân loại hạt trong điện trờng, vì thế cần phải biết đợc đại lợng điện tích và thời gian tích điện [1].
Hạt - đối tợng sinh học sống cấu trúc của nó không thay đổi trong những điều kiện giới hạn nhất định. Tăng điều kiện biên trong quá trình thực nghiệm vợt quá giới hạn sẽ dẫn đến phá vỡ cấu trúc bên trong của nó và vì thế làm thay đổi tính chất điện của hạt. Những hạt bị hỏng do va đập và những hạt không có khả năng sống (những hạt khô, mọt) thờng không dẫn điện [2]. Từ đó thông qua độ dẫn điện của hạt có thể đánh giá cho chất lợng gieo trồng của hạt giống, vì thế khi nghiên cứu tính chất điện của hạt cần phải hết sức thận trọng để không làm thay đổi cấu trúc hoá học và tính chất sinh học của hạt giống vì tính chất điện của hạt phụ thuộc trực tiếp vào chúng.
Ngoài ra tính chất điện của hạt ảnh hởng rất lớn đến độ ẩm, những hạt giống có độ ẩm cao (W20)% dễ bay hơi vì vậy trong quá trình thí nghiệm cần thiết phải kiểm tra độ ẩm. Lý thuyết về tích điện của hạt trong trờng tĩnh điện đã đợc nghiên cứu trong nhiều công trình, tuy nhiên kết quả nghiên cứu về tính chất điện của hạt giống rau quả đang còn hạn chế, vì vậy đề tài đặt ra vấn đề nghiên cứu xác định đại lợng điện tích trong quá trình tiếp xúc để từ đó xác định các thông số công nghệ của máy phân loại hạt bằng tĩnh điện trờng.
Tích điện bằng tiếp xúc trong trờng tĩnh điện cho phép tích cho hạt điện môi một giá trị điện tích lớn so với phơng pháp tích điện bằng Coron. Ngoài ra tích điện bằng phơng pháp tiếp xúc trong trờng tĩnh điện làm việc ở điện thế thấp (an toàn).
Để nghiên cứu tính chất điện của hạt đề tài đã chế tạo thiết bị có sơ đồ nguyên lý cấu tạo (hình…). Thiết bị gồm hai bản cch song song bằng thép, góc nghiêng của hệ điện cực so với mặt phẳng nằm ngang có thể thay đổi trong khoảng (0 – 40)0. Điện cực trên nối đất, điện cực dới đợc nối với bộ nắn của thiết bị cao áp. Đại lợng điện thế đợc xác định bằng đồng hồ đo tĩnh điện C – 96 (kV), khoảng cách giữa các điện cực đợc đo bằng thớc cặp. Thực nghiệm đợc tiến hành với hạt cải củ có độ ẩm của các hạt riêng rẽ và đợc xác định theo phơng pháp Sosetdov N. I và Sversova V. A [6], khối lợng của hạt đợc cân bằng cân Cân tiểu ly phân tích bằng ánh sáng điện có cấp chính xác 0,1 mg, trọng lợng cân tối đa 200g tại phòng thí nghiệm
LAS – 29 Uông bí – Quảng ninh.
Kết quả: với độ ẩm xác định và cờng độ điện trờng cho thay đổi từ 1 – 5,7 kV/cm xác định đợc Đặc tính (phụ thuộc) đại lợng điện tích riêng của hạt vào cờng độ điện trờng (hình 3.5) (phụ lục 2).
Từ đồ thị ta thấy ở cùng một cờng độ điện trờng nh nhau khả năng tích điện (lợng điện tích riêng) của hạt phụ thuộc vào độ ẩm tơng đối ban đầu của hạt, khi độ ẩm của hạt tăng thì khả năng tích điện của hạt tăng lên. ở điện tr- ờng khoảng từ 3,5 kV/cm trở xuống khả năng tích điện của hạt tăng tỷ lệ với sự tăng của điện trờng, nhng khi cờng độ điện trờng tăng từ 3,5kV/cm trở lên khả năng tích điện của hạt cũng tăng theo quy luật hàm mũ. Cũng từ đồ thị, khi điện trờng đặt lên hạt lớn hơn 5,7 kV/cm thì khả năng tích điện của hạt hầu nh không tăng theo độ ẩm của hạt (đờng 1, 2, 3 trùng nhau). Từ thực nghiệm trên thấy rằng để phân loại hạt cải củ hoặc các hạt nông sản có kích
thớc và cấu tạo của hạt tơng tự điện trờng phân loại của máy ở 5,7 kV/cm thì máy có thể phân loại đợc.