بخشی از مقاله
چکیده
خواص آئرودینامیکی محصولات کشاورزی در طراحی نقاله های پنوماتیکی، تجهیزات جداسازی دانه از مواد بغیر از دانه بکار میروند. سرعت حد و ضریب کشش دانه، از ویژگیهای آئرودینامیکی دانه بشمار میآیند. در این تحقیق سرعت حد و ضریب کشش دانه در سه رقم برنج متداول در استان گیلان - علی کاظمی، هاشمی و حسنی - به دو حالت سفید و قهوه ای مورد بررسی قرار گرفت.
از تونل باد برای معلق سازی دانه ها و از سرعت سنج دیجیتالی - سیم داغ - برای اندازه گیری سرعت جریان هوا استفاده شد. نتایج حاصل از تجزیه تحلیل داده ها نشان داد که اثرات اصلی رقم و حالت دانه - سفید و قهوهای - و نیز اثرات متقابل این دو عامل بر سرعت حد دانه اثر معنی داری داشت . بطوریکه بیشترین میانگین سرعت حد m/s - - 4/759 برای رقم هاشمی و کمترین مقدار میانگین سرعت حد - 4/489 m/s - برای رقم علی کاظمی بدست آمد .
میانگین سرعت حد در دو حالت دانه برنج با اختلاف معنی دار - سطح احتمال - %5 بترتیب 4/637 و 4/700 m/s بود. نتایج اثرات متقابل دو عامل مذکور نشان داد که در آزمایشات با دانه سفید رقم علی کاظمی کمترین میانگین سرعت حد - 4/466 m/s - و در آزمایشات با دانه قهوه ای رقم هاشمی بیشترین مقدار میانگین - 4/868 m/s - حاصل شده است. همچنین نتایج آنالیز واریانس داده های مربوط به ضریب کشش دانه نشان داد که اثرات اصلی رقم و اثرمتقابل این عامل با حالت دانه معنی دار بود.
بطوریکه میانگین ضریب کشش برای ارقام حسنی، علی کاظمی و هاشمی بترتیب با اختلاف معنی دار معادل 0/938، 0/763 و 0/615 میباشد. اثرحالت دانه - سفید و قهوه ای - با اختلاف غیر معنی دار بر ضریب کشش بترتیب دارای مقادیر میانگین 0/778 و 0/765 بدست آمد. بیشترین ضریب کشش دانه - 0/939 - در آزمایش با رقم حسنی در حالت سفید و کمترین مقدار آن - 0/548 - در آزمایش با رقم هاشمی در حالت قهوه ای حاصل شد.
مقدمه
در طراحی مناسب فرآیندها، تجهیزات و سیستم های تولید و فرآوری محصولات کشاورزی، شناخت خواص فیزیکی محصولات ضروری است. از جمله این میتوان به سرعت حد و ضریب کشش یک دانه اشاره کرد. سرعت حد دانه به عنوان یکی از خواص آئرودینامیکی محصولات عاملی است که نقش مهمی را در طراحی ماشینهای تمیزکننده و جداکردن دانه از مواد زائد و نیز تجهیزات انتقال در سیلوها دارد. در حالت سقوط آزاد جسم، در لحظه ای که برآیند نیروهای وارد بر آن در راستای قائم معادل صفر می شود، جسم با سرعت ثابت سقوط خواهد کرد . به این سرعت ثابت جسم، سرعت حد گفته می شود . - 11 - در مورد بررسی و تعیین خواص فیزیکی و آئرودینامیکی محصولات کشاورزی تحقیقات فراوانی انجام شده است.
توسط گورسوی و گوزل ٌ - 2010 - ویژگیهای فیزیکی دو رقم دانه عدس - Firat-87, Syran-96 - و دو رقم دانه نخود - ILC-482, Diyar-95 - متداول در ترکیه در محتوای رطوبتی برداشت تعیین شده است . در این تحقیق از یک تونل باد برای اندازه گیری سرعت حد دانه بطور عملی استفاده شد و نتایج بدست آمده با نتایج حاصل از روش تئوری مورد مقایسه قرار گرفت
غریب زاهدیٍ و همکاران - 2011 - ، دریافت با افزایش محتوای رطوبت دانه عدس قرمز از 9/5 الی %21/1 w.b. ، سرعت حد دانه با اختلاف معنی دار بطور خطی افزایش مییابد . نتایج حاصل از تحقیق صادقی و همکاران - 1389 - روی خواص فیزیکی دانه لوبیا چیتی در سه سطح رطوبتی 8، 12و %16 w.b. حاکی از آن است که محتوای رطوبت دانه لوبیا چیتی تاثیر معنی داری بر سرعت حد داشته است . بیشترین میانگین سرعت حد معادل 13/79 m/s بدست آمد
کاگاتای سلویَ و همکاران - 2006 - در بررسی خواص فیزیکی دانه بزرک در محدوده محتوای رطوبتی دانه 8/25 الی 22/25 d.b.، به این نتیجه رسیدند که در بین خواص فیزیکی مورد مطالعه شامل ابعاد دانه، میانگین قطر هندسی، کرویت، مساحت سطح دانه، وزن هزار دانه، جرم حجمی حقیقی و جرم حجمی توده دانه، زاویه استقرار، سرعت حد و تخلخل - به این نتیجه رسید که فقط کرویت دانه تحت تاثیر معنی دار محتوای رطوبت قرار نمیگیرد. همچنین با افزایش محتوای رطوبت دانه، زاویه استقرار و سرعت حد بطور خطی افزایش می یابند
سرعت حد یک رقم بادام درختی و مغز آن توسط آیدین ُ - 2003 - هب عنوان تابعی از محتوای رطوبت - 3 - ، خواص فیزیکی پسته و مغز آن توسط کاشانی نژاد ِ و همکاران - 2006 - ، توسط آل محسنه و رابابا ّ - 2007 - خصوصیات فیزیکی دانه های گندم سبز در محتوای رطوبتی 9/3 الی % 41/5 w. b. ، توسط معصومی ْ و همکاران - 10 - خصوصیات اصطکاکی و سرعت حد دو نوع بذر سیر بر حسب رطوبت، توسط رجبی پور و همکاران - 2006 - اثر محتوای رطوبتی دانه روی سرعت حد دانه سه رقم دانه گندم در محدوده محتوای رطوبتی 8 الی %22 w.b.
با استفاده از روش تعلیق دانه - 13 - ، توسط گوپتا و همکارانَ - 2007 - سرعت حد و ضریب کشش دانه سه رقم دانه آفتابگردان به عنوان تابعی از محتوای رطوبت محصول - 6 - و توسط تاباک و ولف ُ - 1998 - سرعت حد و خواص آئرودینامیکی دانه پنبه با استفاده از تونل بادی با مقطع دایره ای شکل به قطر20 cm و پخش کنندهای به ارتفاع 10cm و زاویه انحراف 3 œ مورد بررسی قرار گرفته است . - 14 - از بررسی منابع مذکور میتوان نتیجه گرفت که بررسی خواص فیزیکی محصولات کشاورزی هم واره از اهمیت خاصی برخوردار است .
در این تحقیق سرعت حد و ضریب کشش دانه سه رقم دانه برنج - علی کاظمی، هاشمی و حسنی - در دو شکل - سفید و قهوه ای - با استفاده از تونل باد اندازه گیری شد و از لحاظ آماری اثرات رقم و شکل دانه بر سرعت حد مورد بررسی قرار گرفت. .
مواد و روشها
ارقام مورد آزمایش - علی کاظمی، هاشمی و حسنی - از موسسه تحقیقات برنج تهیه شد . سپس 30 نمونه 200 گرمی بوسیله آون آزمایشگاهی تا محتوای رطوبتی %10 w.b. خشک گردید. برای تبدیل ارقام مورد آزمایش و تهیه نمونه ها به دو صورت قهوه ای و سفید از دستگاههای پوست گیری - غلطک لاستیکی - مدل - JLG4.5 - و سفیدکنی سایشی آزمایشگاهی مدل - JNMJ3 - ساخت کشور چین استفاده شد و در هر مرحله بوسیله سپراتور یا جداکننده دانه - مدل FOS-130 - ، دانههای خرد از دانه های سالم جدا می شد.
ظرفیت دستگاه سفید کن 20 گرم دانه قهوهای بود و عمل سفید کردن نمونه ها در 5 مرحله انجام می شد. از تونل بادی عمودی که بر اساس معیارهای استاندارد با مقطع مربعی به ابعاد 10cm ×10 cm و طول 70 cm ساخته شده بود، استفاده شد - شکل . - 1 این دستگاه شامل ناحیه خطی ساز - به منظور جلوگیری از آشفتگی جریان - متشکل از 5 لایه توری 2 - لایه با مش 10 و سه لایه با مش - 15 ، یک شبکه لانه زنبوری - سلولهای به قطر 6 میلیمتر و ارتفاع 7/2 سانتیمتر - و نازلی به طول 22/5 سانتیمتر - طراحی شده به روش مورل - بود.
این نازل سرعت کم هوا را به سرعت مورد نیاز در مقطع آزمایش تبدیل می کرد. علاوه براین، نازل غیر یکنواختی سرعت جریان هوا را به دلیل کاهش تدریجی مقطع، کاهش می داد . - 12 - برای تأمین جریان هوای مورد نیاز تونل باد از دمنده سم پاش پشتی موتوری اتومایزر مدل 423 طرح سولوی آلمان استفاده شد . برای تغییر سرعت جریان هوا یا دور موتور از گاز دستی سمپاش استفاده شد .
با قرارگیری توده دانه 5 - الی 10 دانه در ازای هر آزمایش - در مسیر جریان هوا روی توری و تغییر سرعت جریان هوا بطور تدریجی از طریق گازدستیی موتور سپاش، دانه ها در مقطع آزمایش معلق میشدند. با اندازهگیری سرعت هوا توسط سرعت سنج دیجیتالی سیم داغ - مدل testo 405-V - در لحظه تعلیق دانه، سرعت حد دانه عدس ثبت می شد. برای انجام هر آزمایش چهار قرائت سرعت در چهار نقطه مختلف در مقطع آزمایش صورت گرفته و میانگین آنها به عنوان سرعت نهایی مربوط به هر آزمایش ثبت گردید. پس از تعیین سرعت حد - Vt - با استفاده از رابطه - 1 - برای محاسبه ضریب کشش - - CD استفاده شد
در این رابطه m جرم دانه - gr - ، g شتاب جازبه محل - - m/s2 معادل 9/81 m/s2 ، a جرم حجمی هوا - - kg/m3 در درجه حرارت 21 C معادل 1/2 kg/m3، p جرم حجمی دانه - kg/m3 - و A مساحت سطح دانه که در حین شناور ماندن عمود بر جریان هوا اختیار میشود. برای محاسبه A ، فرض شد که دانه بیضوی شکل است و از رابطه A ab که a و b بترتیب طول و عرض دانه میباشد، میانگین مقدار A در ازای هر رقم، شکل به تعداد 10 دانه مورد آزمایش محاسبه شد و با توجه به مقدار اندازه گیری شده سرعت حد دانه، مقدار CD تعیین گردید.
