بررسی پخش ریزدانه‌ها درون سیلو در شرایط مختلف پرکردن

ماشین های کشاورزی

مقاله 3، دوره 9، شماره 1 - شماره پیاپی 17، 1398، صفحه 31-48   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jam.v9i1.69749

نویسندگان

آرش نورمحمدی مقدمی¹؛ داریوش زارع^{* 1}؛ شهداد کامفیروزی¹؛ عبدالعباس جعفری¹؛ محمد امین نعمت اللهی¹؛ رضا کمالی²

¹گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

²گروه مهندسی مکانیک حرارت و سیالات، دانشکده مکانیک، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

چکیده

هنگام پر شدن سیلوها، ذرات ریزتر در زیر نقطه پر شدن تجمع می‌یابند و این باعث می‌شود که در فرآیند هوادهی که متعاقباً انجام می‌شود، انرژی بیشتری برای راندن هوا در مناطق با تراکم بالای ریزدانه‌ها صرف گردد. در این پژوهش، توزیع دانه‌های شکسته ذرت و مواد خارجی (BCFM)  در سطوح مختلف پارامترهای تأثیرگذاری چون، محتوای اولیه ریزی دانه‌ها (initial BCFM) در سه سطح 5، 5/7 و 10 درصد، دبی ورودی محصول در سه سطح 5/0، 1 و 5/1 لیتر بر ثانیه و قطر لوله پرکننده در سه سطح 84، 105 و 120 میلی‌متر مورد بررسی قرار گرفت. نمونه‌گیری با استفاده از یک رویکرد جدید، در راستای شعاعی و عمودی در یک سیلوی آزمایشی انجام پذیرفت. نتایج نشان داد که با افزایش فاصله از مرکز سیلو مقدار ریزدانه‌ها کاهش می‌یابد و همچنین با افزایش محتوای اولیه ریزدانه‌ها، افزایش دبی ورودی محصول و افزایش قطر لوله پرکننده، پخش ریزدانه‌ها یکنواخت‌تر می‌گردد. اما با افزایش ارتفاع سطح محصول در داخل سیلو، پخش یکنواخت ریزدانه‌ها کاهش می‌یابد. همچنین یک مدل غیرخطی برای پیش‌بینی مقدار BCFM در راستای شعاعی و عمودی ارائه و بر اساس شاخص‌های آماری از قبیل R²، χ2، RMSE  وMRDM  ارزیابی گردید که به‌ترتیب مقادیر 94/0، 14/1، 06/1، 39/11 برای شاخص‌های آماری مذکور به‌دست آمد و مشخص شد که مدل ارائه شده با داده‌های تجربی همخوانی دارد.

کلیدواژه‌ها

الگوی پخش ریزدانه‌ها؛ جریان مواد؛ ذرت؛ روش پرکردن؛ سیلو؛ مدل غیرخطی

مراجع

1. Abbasi, S., S. Minaei, and M. H. Khoshtaghaza. 2014. Investigation of kinetics and energy consumption of thin layer drying of corn. Journal of Agricultural Machinery 4 (1): 98-107. (In Farsi).

2. ASABE. 2008. Moisture measurement- Unground grain and seeds. ASABE S352.2. St. Joseph, Michigan, USA: American Society of Agricultural and Biological Engineers.

3. Bartosik, R. E., and D. E. Maier. 2006. Effect of airflow distribution on the performance of NA/LT in-bin drying of corn. Transactions of the ASABE 49 (4): 1095-1104.

4. Combarros, M. G., H. J. Feise, S. Strege, and A. Kwade. 2016. Segregation in heaps and silos: Comparison between experiment, simulation and continuum model. Powder Technology 293: 26-36.

5. Engblom, N., H. Saxen, R. Zevenhoven, H. Nylander, and G. G. Enstad. 2012. Segregation of powder mixtures at filling and complete discharge of silos. Powder Technology 215-216: 104-116.

6. Fan, Y., K. V. Jacob, B. Freireich, and R. M. Lueptow. 2017. Segregation of granular materials in bounded heap flow: A review. Powder Technology 312: 67-88.

7. Fan, Y., P. B. Umbanhowar, J. M. Ottino, and R. M. Lueptow. 2013. Kinematics of monodisperse and bidisperse granular flows in quasi-two-dimensional bounded heaps. Proceedings of the Royal Society A, 469, 20130235.

8. Fan, Y., Y. Boukerkour, T. Blanc, P. B. Umbanhowar, J. M. Ottino, and R. M. Lueptow. 2012. Stratification, segregation, and mixing granular materials in quasi-two-dimensional bounded heaps. Physical Review E 86, 051305.

9. Jain, A., M. J. Metzger, and B. J. Glasser. 2013. Effect of particle size distribution on segregation in vibrated systems. Powder Technology 237: 543-553.

10. Jayas, D. S., S. Sokhansanj, E. B. Moyseyand, and E. M. Barber.1987. Distribution of foreign material in canola bins using a spreader or spout. Canadian Agricultural Engineering 29: 183-188.

11. Koeppe, J. P., M. Enz, and J. Kakalios. 1998. Phase diagram for avalanche stratification of granular media. Physical Review E 58, R4104-R4107.

12. Mohsenin, N. N. 1986. Physical Properties of Plant and Animal Materials. New York. Gordon and Breach Science Publisher.

13. Noyes, R., S. Navarro, and D. Armitage. 2002. Supplemental aeration systems. PP 413-488 in S. Navarro, & R. Noyes eds. The mechanics and physics of modern grain aeration management. Boca Raton: CRC Press.

14. Schulze, D. 2008. Powders and Bulk Solids - Behaviour, Characterization, Storage and Flow (chapter 13). Springer. Verlag Berlin Heidelberg.

15. Shinohara, K., B. Golman, and T. Nakata. 2001. Size segregation of multicomponent particles during the filling of a hopper, Advanced Powder Technology 10 (1): 333-343.

16. SPSS. 2012. SPSS/PC for IBM PC/XT, Version 1.10. SPSS Inc., Chicago, IL, USA,

17. Stephens, L. E., and G. H. Foster. 1976. Grain bulk properties as affected by mechanical grain spreaders, Transactions of ASAE 19 (2): 354-358.

18. Stroshine, R. 2004. Physical properties of agricultural materials and food products (Chapter 2). West Lafayette, Indiana.

19. USDA. 2013. Grain inspection handbook. Book II. Chapter 4. Corn. U.S. Department of Agriculture, Grain inspection, Packers and Stockyards Administration, Federal Grain Inspection Service.