docWpływ wielkości i kształtu nasion na wydajność dozownika
download 
Reklamacja Transkrypt
Wpływ wielkości i kształtu nasion na wydajność dozownika
ARTYKUŁ NAUKOWY RECENZOWANY .pl Henryk KONOPKO, Rozalia MIERZYŃSKA Zakład Techniki Rolno – Spożywczej Politechnika Białostocka Streszczenie lin Wpływ wielkości i kształtu nasion na wydajność dozownika wibracyjnego .w m. tu. ko sza Przedstawione w pracy wyniki badań dozownika wibracyjnego wykazują, że nie tylko wielkość dozowanych nasion, ale również ich kształt, mają duży wpływ na jego wydajność. Istotny jest również wpływ kształtu rynny na ten parametr dozownika. Słowa kluczowe: wydajność dozowania, kształt nasion, wielkość nasion The influence of seeds size and shape on the efficiency of a vibrating feeder Summary Results presented in the study of investigation a vibrating feeder show that not only the size of the dosed seeds has considerable influence on its efficiency but also its shape. Significance is also the influence of the gutter shape on this feeder parameter. Key words: feeding efficiency, seeds shape, seeds size Wstęp Podstawowym elementem układu napędowego przenośnika jest wibrator elektromagnetyczny, który wywołuje drgania rynny (6), połączonej z wibratorem za pomocą ramy (2). Układ dozowania surowca składa się z leja zasypowego (3), osadzonego za pomocą obejmy mocującej (5) na prowadnicy (4) oraz rynny transportującej. Obejma ma możliwość przesuwania się po prowadnicy, dzięki czemu możliwe jest regulowanie szczeliny między lejem zasypowym a rynną przenośnika. Układ sterowania (7) przenośnika umożliwia włączenie i wyłączenie dozownika oraz zmianę częstotliwości drgań wibratora. ips Przy wytwarzaniu różnego rodzaju produktów złożonych z wielu składników, ważnym czynnikiem, mającym wpływ na ich jakość, jest prawidłowy procentowy ich udział. Właściwe, założone w opracowanej technologii, udziały komponentów otrzymuje się przez ich prawidłowe dozowanie. Dozownik powinien zatem spełniać jednocześnie funkcje podawania i dozowania składników. wowych układów: napędowego, dozowania surowca i sterującego. ww w. Dozowanie materiałów może być objętościowe (potrzebną w procesie ilość materiału określa się jego objętością) lub masowe (wymaganą ilość materiału określa się masą). Stąd wynika podstawowy podział dozowników na: objętościowe, ważące i w niektórych przypadkach objętościowo–ważące, które mogą działać cyklicznie lub w sposób ciągły (Goździecki, Świątkiewicz 1979). Metoda objętościowa jest dogodna tylko do dozowania materiałów niemających skłonności do zbrylania się. Dozowanie materiałów na podstawie ich masy jest bardziej dokładne, ale konstrukcja dozujących urządzeń wagowych jest bardziej skomplikowana. bra no z Objętościowe dozowniki materiałów sypkich można podzielić na: cięgnowe, obrotowe i drgające. Wśród tych ostatnich można wyróżnić: wstrząsowe, wibracyjne i tłokowe. Najbardziej rozpowszechnione w tej grupie dozowniki wibracyjne są również wykorzystywane w badaniach laboratoryjnych. Po przeprowadzeniu analizy dostępnych danych literaturowych stwierdzono, że brak jest informacji o wpływie wielkości cząstek oraz ich kształtu na wydajność dozowników wibracyjnych. Stąd też celem pracy było określenie wpływu kształtu i wielkości nasion na wydajność dozownika wibracyjnego. Rys. 1. Dozownik wibracyjny „Laborette 24” firmy FRITSCH: 1 – zespół napędowy przenośnika, 2 – element mocujący rynnę, 3 – lej zasypowy, 4 – prowadnica, 5 – obejma mocująca lej zasypowy, 6 – rynna, 7 – układ sterujący [www.fritsch.com]. Przedmiotem badań był wibracyjny dozownik rynnowy Laborette 24 firmy Fritsch. Budowę tego dozownika przedstawiono na rysunku 1. Składa się on z następujących podsta- Dozowany materiał sypki umieszczany jest w leju zasypowym, a następnie poprzez szczelinę wypływa na rynnę. Wibrator wywołuje ruch posuwisto–zwrotny rynny trans- po Charakterystyka obiektu badań Fig. 1. Vibratig Fedder „Laborette 24” FRITSCH company [www.fritsch.com]: 1 – feeder motive unit, 2 – element fixing of trough, 3 – hopper, 4 – runner, 5 – clasp grappling of hopper, 6 – trough, 7 – controlling arrangement. Inżynieria Przetwórstwa Spożywczego 3/4–2012(3) 25 Henryk KONOPKO, Rozalia MIERZYŃSKA Podstawowe parametry pracy dozownika Pomiar częstotliwości drgań rynny dozownika był dokonywany metodą wzrokową przy pomocy strojenia lampy błyskowej stroboskopowej SB–05 ZSE. Wyznaczona w ten sposób maksymalna częstotliwość drgań n rynny dozownika wynosiła 50 Hz. Badania wpływu kształtu wyselekcjonowanych w ten sposób nasion na wydajność dozownika przeprowadzono dla różnych wartości szczelin (4, 5, 6 i 7 mm) i dwóch profilach rynien: prostokątnym i trójkątnym. Wydajność dozownika określano w ten sam sposób jak w przypadku badań wpływu wielkości nasion na wydajność dozownika. .w m. tu. ko sza Pomiar amplitudy drgań A rynny dozownika wykonano wykorzystując nieruchomą bazę. Dostawiono do niej rynnę dozownika i uruchomiono go przy ustawieniu maksymalnej wydajności. Rynna dozownika odskoczyła na odległość, którą można przyjąć, jako amplitudę drgań. Przy pomocy szczelinomierza zmierzono powstałą przy odskoku rynny szczelinę, która wyniosła 0,6 mm i została przyjęta jako amplituda drgań A dozownika. .pl Metodyka badań nej ich wilgotności. Wynosiły one: dla owsa 1050 kgm–3 (Pabis 1982), dla soczewicy 1445 kgm–3 (Amin, Hossain 2004) i dla wyki 1320 kgm–3 (Yalcin, Ozarslan 2004). Zgodnie z przyjętą metodyką wybrano frakcje, których masy 100 nasion były równe: dla owsa 3,182 g, dla soczewicy 4,417 g i dla wyki 4,106 g. Nasiona tych frakcji miały średnie objętości wynoszące: dla owsa 30,3 mm3, dla soczewicy 30,5 mm3 i dla wyki 31,1 mm3. Były więc bardzo zbliżone. lin portującej za pomocą ramy. Ruchy rynny powodują przemieszczanie się wzdłuż niej materiału. Wyniki badań Wpływ wielkości nasion na wydajność dozownika wibracyjnego przedstawiono na rysunkach 2, 3, 4 i 5. Metodyka badania wpływu wielkości i kształtu nasion na wydajność dozownika wibracyjnego Badania wpływu wielkości nasion na wydajność dozownika przeprowadzono dla nasion o kształcie zbliżonym do kuli i różnych średnicach. Wszystkie rodzaje nasion poddano analizie sitowej (sita o oczkach: 0,64; 0,80; 1,00; 1,25; 1,6 i 2,00 mm), aby podzielić je na frakcje i wyróżnić frakcje dominujące, które następnie poddane zostaną badaniom. Na podstawie tej analizy, do badań wybrano nasiona: maku o średniej wartości średnicy zastępczej 0,9 i 1,125 mm oraz rzepy o średniej wartości średnicy zastępczej 1,125; 1,425 i 1,8 mm. ips Badania przeprowadzono dla szczelin 2, 3 i 4 mm i maksymalnej częstotliwości drgań rynny dozownika. Zastosowano dwa rodzaje rynien: o profilu prostokątnym i trójkątnym. Fig. 2. Dependence of efficiency Qśr of feeder with triangular trough for poppy seeds on slit width s and equivalent seeds diameter dz. ww w. Dla wymienionych powyżej wymiarów szczeliny i frakcji nasion wyznaczano wydajność dozownika Q gmin–1 w ten sposób, że po czasie pracy dozownika wynoszącym 1 minutę, dozowaną ilość nasion ważono na wadze laboratoryjnej Radwag WPE 300, o zakresie pomiarowym od 0,2 g do 300 g i dokładności pomiaru 0,01 g (http://www.radwag.pl/). Rys. 2. Zależność wydajności Qśr dozownika z rynną trójkątną dla nasion maku od szerokości szczeliny s i zastępczej średnicy nasion dz. bra no z Badanie wpływu kształtu nasion na wydajność dozownika odbyło się dla nasion o różnym kształcie, ale o bardzo zbliżonej objętości. Zastosowano tu opis kształtu nasion przez ich porównanie do brył (Frączek, Wróbel 2006). Do badań wybrano nasiona o kształcie zbliżonym do kuli (wyka), nasiona o kształcie zbliżonym do elipsoidy obrotowej wydłużonej (owies) i nasiona o kształcie zbliżonym do elipsoidy obrotowej spłaszczonej (soczewica). W suszarce laboratoryjnej Radwag WPE 300S, o maksymalnej naważce materiału 300 g i dokładności pomiaru wilgotności 0,1%, zmierzono wilgotność nasion, która wyniosła około: dla owsa 16%, dla soczewicy 13% i dla wyki 15% (http:/www.radwag.pl). po Następnie nasiona poddano analizie sitowej (sita o oczkach 2,5; 3,15; 4 i 5 mm) i podzielono w ten sposób na frakcje. Do badań wybrano takie frakcje poszczególnych gatunków nasion, w których nasiona mają zbliżone objętości. Objętości średnie poszczególnych frakcji, wszystkich trzech gatunków nasion, obliczono na podstawie znajomości masy 100 nasion oraz ich gęstości. Gęstości fizyczne nasion określono na podstawie danych literaturowych, z uwzględnieniem wyznaczo- 26 Rys. 3. Zależność wydajności Qśr dozownika z rynną prostokątną dla nasion maku od szerokości szczeliny s i zastępczej średnicy nasion dz. Fig. 3. Dependence of efficiency Qśr of feeder with rectangular trough for poppy seeds on slit width s and equivalent seeds diameter dz. Wyniki badań dla nasion maku wykazują, że zmiana średnicy nasion o około 0,2 mm (około 20%) powoduje nieznaczne (<25% w przypadku rynny o profilu trójkątnym i <10% w przypadku rynny o profilu prostokątnym) zwiększenie wydajności dozownika. Znacznie większy jest wpływ szerokości szczeliny na wydajność dozownika. Dwukrotne jej zwiększenie powoduje około czterokrotne zwiększenie wydajności. Podobne zależności zaobserwowano dla nasion rzepy (rys. 4 i 5). Inżynieria Przetwórstwa Spożywczego 3/4–2012(3) .w m. tu. ko sza lin .pl ARTYKUŁ NAUKOWY RECENZOWANY Rys. 4. Zależność wydajności Qśr dozownika z rynną trójkątną dla nasion rzepy od szerokości szczeliny s i zastępczej średnicy nasion dz. Rys. 7. Zależność wydajności Qśr dozownika z rynną prostokątną dla nasion owsa, soczewicy i wyki od szerokości szczeliny s. Fig. 4. Dependence of efficiency Qśr of feeder with triangular trough for turnip seeds on slit width s and equivalent seeds diameter dz. Fig. 7. Dependence of efficiency Qśr of feeder with rectangular trough for oat, lentil and vetch seeds on slit width s. Z zależności zaprezentowanych na rysunkach 6 i 7 wynika, że nastąpiło znaczne obniżenie wydajności dozownika dla nasion owsa w porównaniu z nasionami okrągłymi (wyka) oraz o kształcie spłaszczonej elipsoidy obrotowej (soczewica) o tej samej objętości. Wynika to najprawdopodobniej z zaobserwowanego zachowania się niektórych nasion. Ustawiają się one prostopadle do kierunku ruchu pozostałych nasion i blokują ich ruch. Wnioski Rys. 5. Zależność wydajności Qśr dozownika z rynną prostokątną dla nasion rzepy od szerokości szczeliny s i zastępczej średnicy nasion dz. ips Fig. 5. Dependence of efficiency Qśr of feeder with rectangular trough for poppy seeds on slit width s and equivalent seeds diameter dz. 1. Wydajność dozownika wibracyjnego Laborette 24 firmy FRITSCH jest zależna od profilu zastosowanej rynny. Większą wydajność dozownika zapewnia rynna o prostokątnym zarysie przekroju poprzecznego. 2. Wielkość nasion ma znaczący wpływ na wydajność badanego dozownika wibracyjnego. W przypadku zastosowania tej samej szerokości szczeliny roboczej pomiędzy krawędzią leja zasypowego i powierzchnią rynny, podczas dozowania nasion o kształcie zbliżonym do kuli, a różnej wielkości, wraz ze wzrostem rozmiarów nasion wydajność zmniejsza się. 3. Stwierdzono, że spośród nasion różnego kształtu, ale takiej samej objętości, największą wydajność uzyskano dla nasion o kształcie zbliżonym do kuli. Nasiona o kształcie spłaszczonej elipsoidy obrotowej, a w jeszcze większym stopniu o kształcie zbliżonym do elipsoidy wydłużonej, są dozowane z mniejszą wydajnością. w. W przypadku tego surowca uzyskano wyraźnie większy wzrost wydajności dozownika przy zwiększaniu szczeliny między krawędzią leja zsypowego i rynny. Wynika to przede wszystkim z większego zróżnicowania wielkości nasion rzepy w porównaniu z nasionami maku. bra no z ww Wyniki badań wpływu kształtu nasion na wydajność dozownika wibracyjnego przedstawiono na rysunkach 6 i 7. Rys. 6. Zależność wydajności Qśr dozownika z rynną trójkątną dla nasion owsa, soczewicy i wyki od szerokości szczeliny s. po Fig. 6. Dependence of efficiency Qśr of feeder with triangular trough for oat, lentil and vetch seeds on slit width s. Henryk Konopko Politechnika Białostocka Zakład Techniki Rolno–Spożywczej [email protected] Inżynieria Przetwórstwa Spożywczego 3/4–2012(3) Literatura 1. Amin M.N., Hossain MA., Roy K.C. 2004. Effects of moisture kontent on some physical properties of gentil seeds. Journal of Food Engineering, 65, 1, 83–87. 2. Frączek J., Wróbel M. 2006. Metodyczne aspekty oceny kształtu nasion. Inżynieria Rolnicza, 12 (87), 155–163. 3. Goździecki M., Świątkiewicz H. 197. Przenośniki. WNT, Warszawa. 4. Pabis S. 1982. Teoria konwekcyjnego suszenia produktów rolniczych. PWRiL, Warszawa. 5. Yalçın I, Özarslan C. 2004. Physical properties of vetch seed. Biosystems Engineering, 88, 4, 507–512. 6. http://www.fritsch.com [data dostępu 11.01.2012 r.] 7. http://www.radwag.pl/ [data dostępu 11.01.2012 r.] 27 po bra no z ww w. ips .w m. tu. ko sza lin .pl Henryk KONOPKO, Rozalia MIERZYŃSKA 28 Inżynieria Przetwórstwa Spożywczego 3/4–2012(3)
