طراحی، ساخت و ارزیابی دستگاه خردکن کود گاوی مرطوب

ماشین های کشاورزی

مقاله 1، دوره 10، شماره 2 - شماره پیاپی 20، 1399، صفحه 115-128   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jam.v10i2.74480

نویسندگان

جابر سلیمانی¹؛ محمد حسین کیان مهر^{* 1}؛ سید رضا حسن بیگی بیدگلی¹؛ سید مهدی شریعتمداری¹؛ کوروش رضا‍ پور²

¹بخش فنی کشاورزی، دانشگاه تهران، پردیس ابوریحان، تهران، ایران

²معاونت تولید شرکت هلدینگ مزارع نوین ایرانیان

چکیده

یکی از منابع زیست‌توده فضولات دامی می‌باشد. فرآوری کود گاوی با استفاده از دستگاه‌های فشرده‌ساز (اکسترودر) به‌دلیل بزرگ بودن اندازه ذرات کود و محتویات آن (کاه و کلش) همواره با مشکلاتی روبه‌رو است. ﻫﺪف اﺻﻠﯽ در اﯾﻦ ﺗﺤﻘﯿﻖ ﻃﺮاﺣﯽ و ﺳﺎﺧﺖ دستگاه خردکن کود گاوی مرطوب ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ. قسمت‌های مختلف دستگاه شامل واحد کوبنده، ضدکوبنده و فنر و پیچ قابل‌تنظیم می‌باشد. در این خردکن از مکانیزم فنر و پیچ قابل‌تنظیم برای تنظیم فاصله‌ی بین کوبنده و ضدکوبنده برای دستیابی به اندازه ذرات نهایی مطلوب استفاده شده است. در هر آزمون مقداری کود گاوی به‌وسیله دستگاه آسیاب شد و قطر میانگین هندسی اندازه ذرات کود گاوی برای سه سطح محتوای رطوبتی شامل  35، 40 و 45 درصد (بر مبنای تر) و سه سطح سرعت دورانی واحد کوبنده شامل 150، 200 و 250 دور بر دقیقه تعیین شد. به این منظور از یک آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در سه تکرار استفاده شد. توزیع اندازه ذرات کود گاوی درتمام سطوح محتوای رطوبتی و سرعت دورانی واحد کوبنده، به‌صورت نرمال بود. گسترده‌ترین توزیع در محتواهای رطوبتی 35 و 40 درصد (بر مبنای تر) در سرعت دورانی 200 دور بر دقیقه و در محتوای رطوبتی 45 درصد (بر مبنای تر) در سرعت دورانی 250 دور بر دقیقه مشاهد شد. خرد شدن کود گاوی توسط دستگاه خردکن در سرعت دورانی 200 دور بر دقیقه و محتوای رطوبتی 45 درصد (بر مبنای تر)، دارای کمترین قطر میانگین هندسی اندازه ذرات و برابر با 1.02 میلی‌متر بود. افزون براین نتایج، بیشترین انرژی مصرفی ویژه دستگاه خردکن کود گاوی در محتوای رطوبتی 45% و سرعت دورانی 150 دور بر دقیقه برابر با 64.2 کیلوژول بر کیلوگرم بود. همچنین استفاده از دستگاه خردکن کود گاوی مرطوب سبب کاهش انرژی مصرفی ویژه خرد کردن کود گاوی به میزان 92% نسبت به روش مرسوم (استفاده از دستگاه‌های خشک‌کن و آسیاب چکشی) در خط تولید پلت شده است.

کلیدواژه‌ها

توزیع اندازه ذرات؛ دستگاه خردکن کود گاوی مرطوب؛ قطر میانگین هندسی ذرات؛ کود گاوی مرطوب

مراجع

1. Adapa, P., L. Tabil and G. Schoenau. 2011. Grinding performance and physical properties of non-treated and steam exploded barley, canola, oat and wheat straw. Biomass and Bioenergy 35: 549-561.

2. Afzalinia, S., and M. Roberge. 2007. Physical and mechanical properties of selected forage materials. Canadian Biosystems Engineering 49: 2.

3. ASAE S319.3. 2000. Method of determining and expressing fineness of feed materials by sieving. ASAE Standards. American Society of Agricultural and Biological Engineers, St. Joseph, Michigan www.asabe.org

4. ASAE S358.3. 2012. Moisture measurement forages. ASAE Standards. American Society of Agricultural and Biological Engineers, St. Joseph, Michigan www.asabe.org.

5. Cadoche, L., and G. D. Lopez. 1989. Assessment of size reduction as a preliminary step in the production of ethanol from lignocellulosic wastes. Biological Wastes 30: 153-157.

6. Drzymała, Z. 1993. Industrial briquetting: Fundamentals and methods. Elsevier Science Ltd.

7. Hideno, A., H. Inoue, K. Tsukahara, S. Fujimoto, T. Minowa, S. Inoue, T. Endo, and S. Sawayama. 2009. Wet disk milling pretreatment without sulfuric acid for enzymatic hydrolysis of rice straw. Bioresource Technology 100: 2706-2711.

8. Klenin, N. I., I. F. Popov, and V. A. Sakun. 1985. Agricultural machines : theory of operation, computation of controlling parameters, and the conditions of operation. Amerind Publishing Company. New Delhi.

9. Kobayashi, N., P. Guilin, J. Kobayashi, S. Hatano, Y. Itaya, and S. Mori. 2008. A new pulverized biomass utilization technology. Powder Technology 180: 272-283.

10. Kratky, L., and T. Jirout. 2011. Biomass Size Reduction Machines for Enhancing Biogas Production. Chemical Engineering & Technology 34: 391-399.

11. Kratky, L., and T. Jirout. 2014. Energy-Efficient Size Reduction Technology for Wet Fibrous Biomass Treatment in Industrial Biofuel Technologies. Chemical Engineering & Technology 37: 1713-1720.

12. Kratky, L., and T. Jirout. 2015. Mechanical disintegration of wheat straw by roller plate grind system with sharp edged segments. Acta Polytechnica 55: 113-122.

13. Lopo, P. 2002. The right grinding solution for you: roll, horizontal or vertical. Feed Management 53: 23-26.

14. Mandels, M., L. Hontz and J. Nystrom. 1974. Enzymatic hydrolysis of waste cellulose. Biotechnology and Bioengineering 16: 1471-1493.

15. Mani, S., L. G. Tabil, and S. Sokhansanj. 2004. Grinding performance and physical properties of wheat and barley straws, corn stover and switchgrass. Biomass and Bioenergy 27: 339-352.

16. Nayyeri, M. A., M. H. Kianmehr, and A. Arab Hsseini. 2008. Construction and Evaluation of a Prototype Moist Dairy Cattle Manure Dryer. MSc Thesis, Abouraihan College, University of Tehran, Tehran, Iran. (In Farsi).

17. Ortega-Rivas, E., P. Juliano, and H. Yan. 2006. Food powders: physical properties, processing, and functionality. Springer Science & Business Media.

18. Padilla-Rivera, A., J. Barrette, P. Blanchet, and E. Thiffault. 2017. Environmental Performance of Eastern Canadian Wood Pellets as Measured Through Life Cycle Assessment. Forests 8: 352.

19. Payne, J. D. 1978. Improving quality of pellet feeds. Milling Feed and Fertiliser 161: 34

20. Reddy, M. C. 2014. Physical and frictional properties of donkey manure at various depths in compost pit. Journal of Academia and Industrial Research 2: 503-506.

21. Rezaeifar, J., M. H. Kianmehr, S. R. Hassan-Beygi, and B. Azadegan. 2008. Physical properties of pletted cattle manure. Journal of Agriculture 10: 53-68.

22. Rezvani, Z., Gh. Chegini, A. Arabhosseini, M. H. Kianmehr, and M. R. Asadi. 2013. Determining the specific energy consumption for grinding Rice straw with a hammer mill. Journal of Automotive and Applied Mechanics 1: 4-9.

23. Safari, M., and R. Abdi. 2015. Comparison of biogas production from rapeseed and wheat residues in compound with cattle manure. Journal of Agricultural Machinery 6: 476-487.

24. Schell, D. J., and C. Harwood. 1994. Milling of lignocellulosic biomass. Applied Biochemistry and biotechnology 45: 159-168.

25. Soleymani, J., M. H. Kianmehr, S. R. Hassan-Beygi, and S. M. Shariatmadari. 2018. Design, fabrication and evaluation of a wet cattle manure size reduction machine. Msc Thesis, Abouraihan College, University of Tehran, Tehran, Iran. (In Farsi).

26. Suna. 2012. Renewable Energy and Energy Efficiency Organization. Available at: :http://www.suna.org.ir/suana_content/media/image/2012/10/1734_org.pdf. Accessed 2012/10/17. (In Farsi)

27. Tabil, L. 1996. Pelleting and binding characteristics of alfalfa. Unpublished Ph. D. thesis, Department of Agricultural and Bioresource Engineering, Saskatoon, SK Canada: University of Saskatchewan.

28. Taherzadeh, M. J., and K. Karimi. 2008. Pretreatment of lignocellulosic wastes to improve ethanol and biogas production: a review. International Journal of Molecular Sciences 9: 1621-1651.

29. Zanker, A. 1980. Mining engineering, How to Size smooth Roll Crushers. Available at: https://www.911metallurgist.com/blog/wp-content/uploads/2016/02/How-to-Size-Smooth-Roll-Crushers.pdf. Accessed 2017/5/17.