بخشی از مقاله
چکیده
متراکم سازی و تهیه ی پلت یکی از راه های موثر جهت استفاده بهینه، کاهش هزینه ی حمل و نقل و افزایش صرفه اقتصادی در استفاده از مواد زیست توده است . شناخت خصوصیات رئولوژیکی زیست توده برای طراحی ادوات فشار ده نده با انرژی کافی و تعیین تأثیر متغیرهای مختلف بر روی چگالی و دوام پلت ها، همچنین بهینه سازی فرآیند پلت سازی، ضروری است .
خصوصیات رئولوژیکی یک ماده خمیری اکسترود شده به خصوصیات ماده و محتوای رطوبتی خمیر تولیدی ورودی به اکسترودر بستگی دارد.لذا در این تحقیق د ستگاه ویسکومتر پره ای برای تعیین خصوصیات رئولوژیک مواد زیست توده طراحی و ساخته شد . دور خروجی الکتروموتور توسط اینکودر و نیروی وارده از طرف مواد به پره توسط لودسل نوع خمشی اندازه گیری و از طریق دیتالاگر طراحی شده به کامپیوتر منتقل شد . کود گاوی ابتدا آسیاب و سپس با استفاده از الک های استاندارد، اندازهبندی گردید و از مواد با قطر کمتر از 0/6 میلیمتر جهت انجام آزمایشات استفاده شد . آزمایشات در سه سطح رطوبت %35، %40 و %45 و سه سرعت 0/1، 0/2 و 0/3 دور در دقیقه چرخش ظرف ویسکومتر انجام گرفت .
نتایج حاصل از تجزیه واریانس اثر رطوبت و دور بر روی صفات اندازه گیری شده با استفاده از نرم افزار SAS نشان داد که سرعت چرخش ظرف ویسکومتر تأثیر معنی داری بر روی هیچکدام از صفات اندازه گیری شده نداشت . اثر مستقل رطوبت بر روی کلیه صفات در سطح %1 معنیدار بود. همچنین نتایج نشان داد اثر متقابل رطوبت و دور بر روی هیچکدام از صفات معنی دار نشد. بیشترین تنش تسلیم در رطوبت %35 و سرعت چرخش 0/1 دور در دقیقه و کمترین مقدار تنش برشی در رطوبت %40 و سرعت چرخش 0/1 دور در دقیقه حاصل گردید.
مقدمه
زیست توده - بایومس - عبارتست از مواد غیر فسیل و مواد زیست تخریب پذیر با منشاء آلی از گیاهان، جانوران و میکروارگانیسمها. زیست توده همچنین شامل گازها و مایعات بازیافتی از تجزیه مواد آلی و زیست تخریب پذیر غیر فسیلی نیز میشود
رطوبت و حجم زیاد و نیز یکسان نبودن مواد متشکله، از جمله عوامل محدود کننده استفاده از مواد زیست توده خصوصاً کودهای دامی و کمپوست حاصل از زباله شهری است . در حالت طبیعی به علت پایین بودن چگالی، حمل و نقل این کودها مشکل و پرهزینه است، متراکم سا زی و تهیهی پلت یکی از راه های موثر جهت استفاده بهینه، کاهش هزینه حمل و نقل، افزایش صرفه اقتصادی و مدیریت توزیع در استفاده از این نوع مواد است
برای محاسبه فرآیند فشردن و تعیین قدرت لازم، دانستن خواص فیزیکی و رئولوژیکی مواد و عوامل مؤث ر در تجهیزات فشاری یا شکلگیری ضروری میباشد
تنش تسلیم ممکن است به عنوان کمترین تنش برشی مورد نیاز برای شروع جریان تعریف شود . تنش تسلیم با در نظر گرفتن این نکته که آیا همه مواد زمان کافی یا دستگاه خیلی دقیقی جهت اندازه گیری دارند به یک چالش تبدیل میشود
روش پره - ویسکومتر پرهای - به دلیل سهولت و سادگی یکی از معمول ترین روشهای تعیین مقاومت برشی و تنش تسلیم در آزمایشگاهها برای مواد خمیری و پودری میباشد. در این روش فرض بر اینست که توده مواد قرار گرفته درون ظرف، یک مقاومت پیچشی در تمام سطوح ظرف در مقابل چرخش ایجاد میکند و این مقاومت بر روی یک پره با طول و قطر مشخص قابل اندازهگیری است
بنابراین هدف از انجام این تحقیق تعیین مقادیر ماکزیمم گشتاور، تنش برشی و تنش تسلیم مواد زیست توده و به صورت مشخص کود گاوی بااستفاده از ویسکومتر پرهای جهت طراحی ادوات پلت کننده از نوع اکسترودر میباشد.
مواد و روشها
نحوهی آماده سازی کود گاوی جهت آزمایش
کود دامی مورد استفاده در این تحقیق از محل دپو کود گاو پوسیده در مزرعه تحقیقاتی پردیس ابوریحان دانشگاه تهران واقع در شهرستان پاکدشت تهیه گردید. ابتدا کود توسط یک آسیاب چکشی کاملا خرد شد . برای تعیین محتوای رطوبت اولیه کود گاوی، سه نمونه 100 گرمی از کود طبق استاندارد ASAE S358.2 در داخل آون با دمای 103 3 C به مدت 48 ساعت قرار داده شد .
با استفاده از رابطهی - 1 - محتوای رطوبت نمونه بر پایهی تر تعیین گردید.
=Mw.b. رطوبت کود بر مبنای تر - % - ؛
=Ww وزن آب موجود در کود؛
=Wt وزن کل کود؛
=Wd وزن ماده خشک کود.
اندازه، پراکنش و شکل ذرات کود نقش مهمی در پدیده پلت شدن و خواص بعد از آن دارند، بنابراین طبق
استاندارد [ASTM E-11-70 Part 41] مواد مش بندی شدندو جهت انجام آزمایشات از ذرات کودی که از غربال با مش 50 رد شده بودند، استفاده گردید.
نحوه استفاده از ویسکومتر پرهای جهت تعیین خصوصیات رئولوژیکی خمیر مواد زیست توده - کود گاوی -
در این تحقیق دستگاه ویسکومتر پرهای جهت تعیین تنش تسلیم مواد زیست توده در پردیس ابوریحان طراحی و ساخته شد و برای تعیین گشتاور ماکزیمم و نیروی برشی از یک پره با چهار تیغه استفاده شد - شکل . - 1
شکل 1 ویسکومتر پرهای و قسمتهای اصلی آن
طرز کار دستگاه به این صورت است که پس از ریختن مواد داخل ظرف و تعیین دور دستگاه به وسیله تغییر فرکانس اینورتور، با زدن همزمان کلید استارت بر روی اینورتور و صفحه کلید دستگاه ظرف آزمایش شروع به چرخیدن میکرد. سرعت چرخش ظرف توسط اینکودر و نیروی وارده از طرف مواد داخل ظرف به پره توسط لودسل قرائت شده و به داخل نرمافزار دستگاه ریخته میشد.
تفاوت این دستگاه با دستگاههای مشابه در این بود که به جای چرخش پره، ظرف به چرخش درآمده و مواد قرار گرفته در فضای بین پره و ظرف، در اثر چرخش ظرف ویسکومتر به پره نیرو وارد می کنند که این نیرو در اهرم بازوی لودسل ضرب و گشتاور قرائت میگردد.
آنالیز رئولوژیکی در ویسکومتر پرهای
به منظور محاسبه خواص رئولوژیک کود از روابط زیر استفاده شد. تنش برشی از رابطه 2 محاسبه گردید که در این رابطه :
= تنش برشی - Pa - ؛
=M گشتاور ماکزیمم - N.m - ؛
=Dv قطر پرهی ویسکومتر - m - است
گشتاور کل با استفاده از رابطه 3 محاسبه گردید.
