Аналіз результатів досліджень електросепарування в первинному насінництві

Дослідження електросепарування, як правило, здійснюється без належного врахування взаємодії сили гравітаційної та електричної з одного боку із електродинамічними процесами в насінинах – з іншого. Запропонована в даній роботі спроба нового комплексного підходу до цієї проблеми на основі застосування принципів системного аналізу є однією із передумов досягнення такого ефекту очистки, сортування і стимулювання насіннєвих сумішей, який, в кінцевому результаті, міг би забезпечити кондиційним насінням товарні посіви більшості сортів сільськогосподарських культур.

На підставі аналізу усіх можливих варіантів сепарування під дією сили тяжіння в роботі поставлено питання про те, як сумістити реакції механічних в’язей із можливим вибором конфігурацій електричного поля для інтенсифікації процесів видалення із насіннєвої суміші насінин рослин-засмітнювачів та технологічно неякісних насінин сорту. Можливі шляхи його розв’язання представлені в табл.1. Приведені в цій таблиці дані позволяють методологічно ставити питання про ефективну сумісну дію механічних в’язей та електричного поля при різних його конфігураціях на процес розділення сумішей. Електричне поле разом із реакціями в’язей в даній роботі розглядається як робочий орган, як комплексний механізм електросепарування. В якості сукупного вимірного показника подільності взято відношення горизонтальної складової діючої на насінину електричної сили до величини сили тяжіння, яке позначимо як тангенс певного кута , тобто

, (1.1)

де F _e - сила, з якою діє електричне поле на заряд насінини в горизонтальному напрямку, Н; Р - сила тяжіння, Н.

Вимір функції насінин насіннєвої вибірки (часткової сукупності) можна здійснити при їх вільному падінні в електричному полі, вектор напруженості якого має горизонтальний напрям. Такий процес схематично зображено на рис. 1.

Рис. 1. Схема вільного падіння насінини в електричному полі

h – висота вільного падіння насінини без початкової швидкості; l_н – відстань відхилення траєкторії під дією горизонтальної складової напруженості електричного поля; – кут відхилення траєкторії.

Насінина вільно падає без початкової швидкості з такої висоти h, при якій вона за час падіння заряджається до величини заряду, близькому до максимального. При цьому, кожному значенню висоти h євідповідне значення l_н.

Таким чином внаслідок взаємодії отриманого насіниною заряду q із напруженістю електричного поля E, вона відхилиться на горизонтальну відстань

, (1.2)

де h – висота падіння; м, l_н – відстань відхилення, м; кут відхилення, град.

Таблиця 1.1

Структура процесу електросепарування насіння

№ п/п	Суміжні процеси під дією сили тяжіння	Сепаруючі електричні дії
назва процесу	вид переміщення	механічна в’язь	ознаки подільності	заряд	сили	ознаки подільності
форма	розташування	динаміка	діючі сили
	Просівання	Вібраційнийе	Решето	Нахил до горизонту	Поступально- коливний рух	Тяжіння, імпульс	Розміри, маса	Контактний	Нормальні до поверхні	Електричний момент
	Зважування	Аеродинамічне.	Повітр. струмінь	Вертикальне або похиле	Рух з постійн. швидкістю	Тиск струменя	Міделів розтин	Індукційний	Пондеромо-торна	Діелектрич-на проникн.
Гідравлічне	Рідина	Горизонтальне	Спливання	Витіснення	Об’ємна маса	Немає	Немає	Не викорис- товуються
	Тертя	Ковзання	Шорохова-та площи-на або еластична стрічка	Регульований нахил, рух проти нахилу	Рух по похилій площині	Тертя ковзання	Шорохова-тість	Контактний, ударний індукційний	Нормальні до поверхні	Стала часу заряджання і розряджання, діелектрич-на проникн
Кочення	Тертя кочення	Форма, густина	Електрич- ний момент
	Обертання,	Відцентрове, криволінійне	Циліндр	Горизонтальне	Криволіній-ний рух	Відцентрова, тяжіння	Маса	Контактний, ударний	Кулона	Електропровідність
	Центрифугу-вання	Відцентрове спіральне	Конус	Вертикальне	Обертання	Відцентрова, Коріоліса	Маса, густина	Колектив-ний	Нормальні до поверхні	Також
	Удар	Під кутом до горизонту	Пружна поверхня	Нахил до горизонту	Відскоки	Імпульс	Пружність	Контактний, ударний	Кулона	Стала часу заряджання і розряджання

Виміри h і l_н можна здійснювати за допомогою пристрою, який представляє собою два вертикальні плоскі, розташовані паралельно, електроди, між якими сформовано електричне поле такої конфігурації і таких параметрів, як це передбачено у робочій зоні сепарування електронасіннєобробної машини. Виходячи із принципів системного аналізу таку конфігурацію можна визначити за допомогою зображеного на рис. 1 способу. Суть такого підходу полягає в тому, що підбираючи різні варіанти системи електродів для створення електричного поля для вільного падіння в ньому насінин та функції зміни в часі підведеної до них різниці потенціалів, можна емпірично визначити такі їх варіанти, при яких різниця значень кута відхилення для компонентів розділюваної суміші буде максимальною.

Враховуючи, що F_e = Eq і P= mg на підставі (1) введемо нову фізичну величину – показник заряджання маси (ПЗМ), яку можна розглядати як універсальну ознаку сепарування, тобто

(1.3)

де – показник заряджання маси, ; q(t) – функція зміни електричного заряду в часі, Кл/с; і – струм через насінину, А; t – продовженість сепарування, с.

За умови повного заряджання, тобто при q(t) const, приймемо

(1.4)

Введення поняття вимірної величини , яку можна розглядати як функцію таких фізичних проявів генетичних ознак та ознак стану життєвих процесів в насінинах компонентів суміші, за якими можна знайти відмінності траєкторій їх переміщення при сепаруванні, позволяє ставити питання про достовірний прогноз можливості розділення тієї чи іншої насіннєвої суміші. Згадане вище переміщення, при будь яких формах траєкторій руху насінин у просторі, найдоцільніше розглядати в горизонтальній площині. Представлена в табл. 1 загальна структура процесів електросепарування як сумісної дії на насінини механічних в’язей і електричної сили, позволяє зробити один важливий висновок: найбільший ефект електросепарування можна досягти при використанні тертя, удару, вібрацій, криволінійного руху та руху в аеродинамічному каналі. У всіх цих випадках ефективна складова дій реакцій в’язей та модель траєкторій руху насінин можуть бути еквівалентно приведені до однієї горизонтальної осі. На підставі цього в якості робочої моделі процесу руху насінин при сепаруванні приймемо проекцію на горизонтальну площину їх реального руху у просторі за умови механічного не зіткнення [30].

Дата добавления: 2015-06-25