Q (C/kg)
Hình 3.5 Đặc tính (phụ thuộc) đại lợng điện tích riêng của hạt
vào cờng độ điện trờng. 1 - Đờng đặc tính khi W = 9 kV/cm
2 - Đờng đặc tính khi W = 11 kV/cm 3 - Đờng đặc tính khi W = 14 kV/cm.
3.3.3 Phân bố trọng lợng của hạt sau khi phân loại.
khi đa lô hạt trên vào máy phân loại hạt bằng tĩnh điện trờng có sơ đồ nguyên lý hình (2.6), sau khi tiến hành phân loại trên máy ta thu đợc hai lô hạt riêng biệt. Đem cân số hạt thu đợc tại các lô (tiến hành cân 3 lần mỗi lô), tổng hợp và lấy trung bình số hạt xuất hiện trong từng khoảng trọng lợng (0,4 mg) ta xây dựng đợc các đờng đặc tính 2 (số hạt tại máng hứng 6 - hạt lửng), đờng
đặc tính 3 (số hạt tại máng hứng 7- hạt chắc). Những hạt chắc là số hạt có thể đem làm giống.
Hình 3.6 Phân bố trọng lợng hạt.
1. Đờng phân bổ trọng lợng ban đầu của hạt.
2. Đờng phân bổ trọng lợng của các hạt tại máng hứng 6 (hạt lửng). 3. Đờng phân bổ trọng lợng của các hạt tại máng hứng 7 (hạt chắc).
Tuy nhiên, qua đồ thị trên ta thấy đờng đặc tính 2 và 3 cắt nhau tạo nên khoảng diện tích chung của hai đờng, khoảng diện tích này cho thấy trong lô hạt chắc (máng hứng 7) vẫn còn lẫn một lợng hạt lửng và trong lô hạt lửng (ở máng hứng 6) vẫn còn lẫn một lợng hạt chắc. Nếu bỏ đi số hạt ở lửng ở máng hứng 7 (hạt không để làm giống) thì sẽ lãng phí một số hạt giống tốt. Để tách đợc lợng hạt lửng còn lẫn tại máng hứng 6 cần tăng cờng độ điện trờng (E) đến giới hạn….kV/cm, khi E tăng thì lợng hạt tại máng hứng (6) tăng lên….% và phân tích khối lợng các hạt phân bố trong máng hứng (7) cho thấy lợng hạt lửng giảm đáng kể (khoảng 7%), và ở máng (6) lợng hạt chắc chiếm tỷ lệ còn (2 – 3)%.
Kết luận: Để thu đợc các hạt giống có chất lợng nông sinh cao đối với máy phân loại trên ta tiến hành tăng cờng độ điện trờng làm việc của máy nh- ng sẽ làm lợng hạt giống thu đợc giảm xuống, tuy nhiên ta có thể điều chỉnh cờng độ điện trờng làm việc của máy ở giá trị E =5 kV/cm để lợng hạt giống thu đợc tăng lên khi vụ mùa kém do tác động của ngoai cảnh (thời tiết, sâu bệnh …). Khi vụ mùa ở điều kiện thuận lợi, hạt để làm giống d thừa thì ta có thể điều chỉnh cờng độ điện trờng làm việc của máy tăng lên tuỳ theo mức độ để lấy đợc lợng hạt giống có chất lợng nông sinh cao tuỳ theo yêu cầu của thực tiễn.
3.3.4 ảnh hởng của cờng độ điện trờng tới sự phân ly hạt.
Tăng điện áp đầu vào (220 v) khi ta giữ nguyên góc nghiêng của điện cực thì cờng độ điện trờng tĩnh điện giữa hai điện cực tăng lên với E = f(U). Với việc tăng lên của cờng độ điện trờng tĩnh điện giá trị điện tích của hạt giống nằm trong điện trờng tăng lên trong vùng tĩnh điện trờng sơ bộ và trong vùng phân loại hạt. trong vùng phân loại hạt tách khỏi bề mặt điện cực chính (9) đi lên rãnh phía trên vào ngăn hứng (chứa các hạt lép và lửng). Nghiên cứu trên đợc tiến hành với mục đích xác định số lợng và chất lợng phân ly hạt vào cờng độ điện trờng giữa hai bản cực.
Để tiến hành các nghiên cứu thực nghiệm, chọn hạt giống ban đầu có độ ẩm Wh = 9%, trọng lợng m* của 1000 hạt mẫu là 6,8 mg với các chế độ của thiết bị: Góc nghiêng của điện cực chính so với mặt phẳng nằm ngang = 16,50, khoảng cách giữa hai điện cực l = 32 mm, tải trọng trung bình G = 25 kg/h.dm, nhiệt độ môi trờng xung quanh (tại nơi thí nghiệm) Tm = +29,50C và cờng độ điện trờng thay đổi trong khoảng 2,5 – 5,0 kV/cm (DC). Kết quả thực nghiệm sau mỗi lần thay đổi cờng độ điện trờng ta xây dựng đợc đồ thị về sự phụ thuộc phân ly hạt theo lớp vào cờng độ điện trờng tĩnh điện (hình 3.6).
Từ đồ thị ta thấy sự phân bố về định lợng của hạt tăng cùng với cờng độ điện trờng. Khi E = 2,5 kV/cm (đờng cong 1) trọng lợng 1000 hạt của máng hứng chính khoảng 103% so với nguyên liệu đa vào, điều đó có nghĩa khả năng phân ly các hạt nhẹ (hạt lửng) là không đáng kể. Khi cờng độ điện trờng từ 2,5 – 5kV/cm (đờng cong 2,3,4) trọng lợng 1000 hạt ở máng hứng chính khoảng 105 - 108%. Khi thay đổi cờng độ điện trờng tĩnh điện sự thay đổi trọng lợng 1000 hạt không mang tính quy luật. Khi E = 4 kV/cm trọng l-
ợng hạt tại máng hứng 6 (hạt lửng) tăng lên, tại máng hứng 7 (hạt chắc) giảm xuống đến 104%.
Từ những phân tích trên cho thấy với hạt cải củ khi phân loại ở điện tr- ờng tĩnh điện với cờng độ điện trờng E = 4- 4,5 kV/cm cho phép tách tối đa các hạt lép lửng.
Hình 3.6 sự phụ thuộc phân ly hạt theo lớp vào cờng độ điện trờng tĩnh điện. 1,2 – Khoảng phân chia.
1’, 2’, 3’,4’- Trọng lợng 1000 hạt ban đầu. 1-1’- E = 2,5 kV/cm.
2-2’- E = 3 kV/cm. 3-3’- E = 4 kV/cm. 4-4’- E = 5 kV/cm.
3.3.5 Sự ảnh hởng của cờng độ cấp liệu ban đầu tới chất lợng phân ly của hạt.
Đặc tính phân ly của hạt giống trong trờng tĩnh điện khi tăng tải trọng riêng của hạt trên bề mặt điện cực đợc tiến hành thực nghiệm với hạtgiống có độ ẩm Wh = 9%, trọng lợng m* của 1000 hạt mẫu là 6,8 mg với các chế độ của thiết bị: Góc nghiêng của điện cực chính so với mặt phẳng nằm ngang = 16,50, khoảng cách giữa hai điện cực l = 32 mm, tải trọng trung bình G = 25 - 45 kg/h.dm, nhiệt độ môi trờng xung quanh (tại nơi thí nghiệm) Tm = +29,50C và cờng độ điện trờng thay đổi trong khoảng 2,5 – 4,5 kV/cm.
Tổng hợp kêt quả thí nghiệm cho thấy với cờng độ cấp liệu khác nhau trên bề mặt điện cực, phân tích đồ thị khẳng định rằng khi tăng cờng độ cấp tải chất lợng phân loại giảm. Từ các đờng cong 2, 3 cho thấy đọ chuẩn tách các hạt lép, lửng giảm khi tăng cấp liệu, cụ thể: Khi cấp liệu trung bình G = 35 kg/h.dm đờng cong 1-1 sự phân bố trọng lợng 1000 hạt ở các máng hứng theo qui luật rõ ràng, điều đó đợc giải thích rằng khi mật độ hạt nằm trên điện cực chính nh vậy các hạt nhận đợc đủ điện tích và khi hạt chuyển động trong điện trờng ít bị ảnh hởng của các lực khác. Khi tăng cờng độ cấp liệu mật độ phân bố của hạt trên bề mặt điện cực tăng lên dẫn đén một số hạt không nhận đợc đủ lợng điện tích cần thiết, nên lợng hạt bứt lên đi vào máng hứng đựng hạt lửng giảm. Vậy với cờng độ cấp liệu vào bề mặt điện cực chính G = 35 kg/h.dm là hợp lý.
Hình 3.7 Sự phụ thuộc cờng độ cấp liệu trên bề mặt điện cực chính.
3.3.6 Xác định góc nghiêng của hệ điện cực.
Điện trờng bứt tác động lên hạt trong quá trình phân loại do sự tác động tơng hỗ của các lực điện- cơ trong chuyển động tịnh tiến. Khi hạt tách khỏi bề mặt, lực điện trờng sẽ làm thay đổi quỹ đạo chuyển động của hạt, lực này phụ thuộc vào vị trí của hạt trong điện trờng. Nghĩa là, góc nghiêng của điện cực so với mặt phẳng nằm ngang nh phân tích ở trên sẽ làm thay đổi khả năng tích điện của hạt (khi hạt có cùng độ ẩm, và cờng độ điện trờng nh nhau) do đó góc nghiêng của hệ điện cực sẽ làm thay đổi quỹ đạo bứt của hạt trong trờng tĩnh điện.
Thực hiện nghiên cứu thực nghiệm ảnh hởng của góc nghiêng của hệ điện cực trong chế độ các thông số còn lại của hạt mẫu và thiết bị: độ ẩm của hạt Wh = 9%, trọng lợng m* của 1000 hạt mẫu là 6,8 mg với các chế độ của thiết bị: Góc nghiêng của điện cực chính so với mặt phẳng nằm ngang = 16,50, khoảng cách giữa hai điện cực l = 32 mm, tải trọng trung bình G = 25 kg/h.dm, nhiệt độ môi trờng xung quanh (tại nơi thí nghiệm) Tm = +29,00C , độ ẩm của không khí Wm = 80% và cờng độ điện trờng ở 2,5kV/cm. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm phân chia hạt thành hai nhóm biệt lập phụ thuộc vào góc nghiêng giữa mặt phẳng với mặt phẳng điện cực đợc biếu diễn ở đồ thị trên hình 3.8
Ta thấy ở cung một cờng độ điện trờng, sự phân bố lợng hạt giống ở máng chính (máng 7) không thay đổi nhiều khi cho chuyển dịch các góc khác nhau. Khi thay đổi góc nghiêng từ 16,7 – 18,5 0 số hạt nhận đợc từ máng (6)- hạt lửng thay đổi từ 3 – 22,5% so với khối lợng chung, còn khi thay đổi góc từ 16,7 – 17,5 0 sự phân bố lợng hạt gần nh không thay đổi và trọng lợng của 1000 hạt tăng từ 5 - 7%. Điều đó đợc giải thích rằng ở góc = 16,7 – 18,5 0 trong quá trình chuyển động trên điện cực hạt vẫn nhận đ- ợc lơng điện tích lớn nhất, khi góc 19 0 hạt chuyển động nhanh trên điện cực trong điện trờng và lợng điện tích hạt nhận đợc giảm, do đó sự phân bố l- ợng hạt tại máng chính (7) giảm từ 7 – 8% so với đối chứng trở lên (hình
3.8).
Hình 3.8 Mối quan hệ giữa góc nghiêng điện cực và khả năng phân loại của hạt.
3.4 Mẫu máy thử nghiệm.
Từ những lý thuyết đã nghiên cứu ở trên, kết quả thực nghiệm phân loại hạt trong trờng tĩnh điện đợc thực hiện trên mẫu máy (hình 3.9)
Kết luận và kiến nghị
Kết luận.
Sau khi nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm quá trình phân loại rau cải củ trong trờng tĩnh điện có thể kết luận nh sau:
dụng trong đó có phơng pháp phân loại hạt rau quả gần giống với hạt rau cải củ cho phép khẳng định: phơng pháp phân loại hạt sử dụng trờng tĩnh điện rất hiệu quả và triển vọng, đặc biệt đối với các hạt rau quả nớc ta vì trong nớc hiện còn thiếu phơng pháp và thiết bị cho mới cho ngành này.
2. Kết quả nghiên cứu cho phép khẳng định: với phơng pháp tích điện tiếp xúc trong trờng tĩnh điện khi tiến hành phân loại các hạt có dạng hình elip thì hạt nhận đợc điện tích lớn nên có hiệu quả cao khi phân loại.
3. Kết quả nghiên cứu cho thấy quy luật phân bố và tính chất điện của hạt phụ thuộc vào hình dạng, kích thớc và thành phần bên trong của hạt.
4. Tìm đợc quy luật chuyển động của hạt trọng trờng tĩnh điện, thiết lập mối liên quan giữa các tính chất điện – vật lý của hạt, cờng độ điện trờng giữa hai điện cực với sự phân bố quỹ đạo chuyển động của hạt theo chất lợng. Trên cơ sở đó cho phép tính toán chọn các thông số công nghệ, chế độ của quá trình phân loại hạt theo các chỉ tiêu kỹ thuật cho phép.
5. Từ kết quả nghiên cứu thực nghiệm xác định đợc hiệu quả phân loại cao nhất của máy với giá trị biên của các thông số và chế độ : khoảng cách giữa hai điện cực l 40 – 45 mm, góc giữa hai điện cực =15,5 – 18,50, c- ờng độ tải trọng cấp hạt lên bề mặt điện cực G = 15 kg/h.dm, cờng độ điện tr- ờng E = 3,5 – 4 kV/cm.
6. Kết quả thử nghiệm tại phòng VILAS 019 Viện cơ điện nông nghiệp và công nghệ sau thu hoạch cho thấy: máy phân loại hạt bằng trờng tĩnh điện cho phép chọn đợc hạt rau cải củ giống hoặc các hạt có kích thớc và trọng l- ợng tơng đơng có chất lợng cao, chi phí năng lợng của máy phân loại hạt bằng trờng tĩnh điện ít hơn 4 -6 lần so với phơng pháp phân loại bằng cơ khí – khí động học có cùng công suất.
kiến nghị.
1. Quá trình phân loại hạt dựa trên nguyên lý tích điện và chuyển động của hạt trong trờng tĩnh điện phụ thuộc vào tính chất điện – khí động học của hạt do đó phơng pháp giải tích xác định quỹ đạo chuyển động của hạt trong tr- ờng tĩnh điện cần đợc phụ trợ thêm các phơng tiện tính toán và đo lờng hiện đại để xác định chính xác các thông số, các hằng số ảnh hởng đến chất lợng phân loại. Từ đó tìm đợc quy luật chính xác về chuyển động của hạt trong tr- ờng tĩnh điện , trên cơ sở đó có thể tính toán và thiết kế các thông số, các chế độ công nghệ của máy phân loại hạt bằng điện trờng.
2. Với sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật điện tử công suất, kỹ thuật đo lờng và điều khiển hiện đại. Để nâng an toàn, độ tin cậy máy phân loại hạt bằng trờng tĩnh điện cần đợc tự động hoá một cách có hệ thống từ công đoạn cấp liệu, điều chỉnh các thông số ảnh hởng đến quá trình phân loại: nhiệt độ môi trờng, kích thớc hạt nông sản …để hoàn thiện thiết bị và công nghệ phân loại hạt bằng trờng tĩnh điện nhằm nâng cao hơn nữa hiệu quả kinh tế, xã hội và môi trờng.
Tài liệu tham khảo Tiếng việt
1. Trần biểu (1982), Kết quả nghiên cứu chế tạo khảo nghiệm máy phân loại hạt bằng điện trờng cao áp MPLH – 1. Viện cơ điện nông nghiệp.
2. Trần Mạnh Hùng, Nguyễn Đình Lục (1995), Nghiên cứu khoa học công nghệ. Viện cơ điện nông nghiệp. № KC- 04-14.
Tiêng anh
3. Fraas F. (1962), Electrostatic separation of granular material. U.S. Bureau of Mines. Bul. №693. Washington. pp.34- 42.
4. TRAN MANH HUNG, NGUYEN DINH LUC (1984), Classification of seed by electric field high voltage machine PLH- 10 for selection and conservation of rice seed. HOAT DONG KHOA HOC. BO KHOA HOC-
CONG NGHE- MOI TRUONG. pp.33-34; pp.40.
5. TRAN MANH HUNG, NGUYEN DINH LUC (1995), Technology and aquipment for grain sorting uder electrical field. НАуЧН. Mp. Vietnam institute of agricultural engineering & processing (VIAEP). AGRICULTURE
PUBLIHING HOUSE. HANOI. (№5), pp.73-76.
6. Industrial application of stating electricity (1974), DCHEMA. №1379. pp.163-181.
7. Jonson H.B.(1978), Electrostatic separation. ENG. AND MINING. J. №9. pp.114- 117.
8. Le Baron L.M (1959), United States Patens offish certificate of correction
№2889042.
9. More H.D (1972), Electrostatic. SCIENCE AM. №226, pp.47- 58. 10. Rolman H.Z, (1926), Phys. Tiếng nga. 11. Бабинцын Г.С (1975), Влияние окружающей среды на электрическую прочность воздушных промежутков ЭЗМ. Электротехнология в сельском хозайстве: Научн. Тр. Челябин. Ин-т механизации и электрификации сель хоз-ва. Вып. 97. C.62- 65. 12. Басов А.М.(1972), Орезунльтатах научных исследований в области
испольдзования электронно-ионной технологий в сельском хозайстве. Вопросы электрификации сельского хозайствa. Тр. ЧИМЭСХ Челябинск, вып.61. C.6-8. 13. Волков З.В, Жусь Г.В, Кузьмин Д.В. (1975), Диэлектрическая сепарация различных поликонцентратов и материалов. М. Недра. 121c. 14. Гладков Н.Г. (1961), Зерноочиститеьные машины. М.Машгиз. 368c. 15. Леонов В.С. (1979), Расчет и анализ пондеромоторных сил в знакопеременных электрических полях. Электрификация производственных процесов сельскохозайственого производства и электроснабжение селького хозайства. Научн. Тр. Моск. Ин-т инж. С.-х. Пр-ва, T.16.Вып. 5. C.36-42. 16. Леонов В.С. (1980), Электрические силы, действующие на семена при диэлектрической сепарации. Механизация и электрификация сел .хоз-ва. №5. C.32-34. 17.Летошнев М.Н. (1950), Сельскохозайственные машины. М.Л.Сельхозгиз. 764c. 18.Майсурян Н.А. (1974), Бионогические основы сортизования семян по удельному весу. Тр.ТСХА, М. Вып. 37. 135 c. 19.Мищенко В.И, Мовчан В.Г. (1972), Электрические заряды семян при различных спосовах зазядки .тр. УСХА.К. вып. 49. C. 107- 111. 20. Олофинский Н.Ф. (1947), Кoронные электросепараторы. Вестник технитеской информаций Министерства станкостроения СССР, М. №8. C.9-14. 21. Олофинский Н.Ф. (1977), Электрические методы обогащения. М. Heдpa, 519c. 22. Воронов И.Г., Кожуковский И.Е., Колышев П.П. и др. (1959), Очистка и сортирование семян. М. Сельхозгиз, 581c.
23. Павловский Г.Т., Птицын С.Д. (1972), Очистка, сушка и активное вентилирование зерна. М. Вышая школа. 256 c. 24.Пожеление А.В. (1979), Анализ движения частиц в электрокоронном камерном сепараторе Научн .тр. Лит. НИИ механизации и электрификации сел. xоз-ва. C.79. C.109-113. 25. Тарушкин В.И., Леолов В.С., Шмелев В.И. (1979), Электросепоратор для семян. Механизащия и электрификация сель.хоз-ва. №10. C.28-31. 26. Тарушкин В.И., Бурлаков В.Г. (1981), Диэлектрический сепоратор семян. Механизащия и электрификация сель.хоз-ва. №4. C.34. 27. Шмигель В.Н. (1965), Исследование возможности разделения зерновных смесей на решетах при наложении электростатического поля. Автореферат. Челябинск. 22c. 28. Шмигель В.Н. (1972) Оприменении электростатического поля для повышения разделяющей способности peшет с округлым иотверстиями . Вопросы электрификации селького хозяйства : Научн. Тр. Челябин.