عنوان پایان‌نامه
طراحی و ساخت دستگاه فرآوری و ویسکومتر پره ای جهت تعیین تنش تسلیم مواد زیست توده
- رشته تحصیلی
- مهندسی کشاورزی-مکانیک ماشینهای کشاورزی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس ابوریحان شماره ثبت: 559;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 51464
- تاریخ دفاع
- ۱۷ بهمن ۱۳۹۰
- دانشجو
- هیمن امیری
- استاد راهنما
- محمدحسین کیان مهر, اکبر عرب حسینی
- چکیده
- چکیده متراکم سازی و تهیه¬ی پلت یکی از راه¬های مؤثر جهت بهره برداری بهینه، کاهش هزینه¬ی حمل و نقل و افزایش صرفه اقتصادی در استفاده از مواد زیست توده است. شناخت خصوصیات رئولوژیکی زیست توده برای طراحی ادوات فشار دهنده با انرژی کافی و تعیین تاثیر متغیرهای مختلف بر روی چگالی و دوام پلت¬ها، همچنین بهینه¬سازی فرآیند پلت¬سازی، ضروری است. خصوصیات رئولوژیکی یک ماده خمیری اکسترود شده به خصوصیات ماده و محتوای رطوبتی خمیر تولیدی ورودی به اکسترودر بستگی دارد. لذا در این تحقیق جهت آماده سازی مواد برای انجام آزمایشات یک دستگاه هم¬زن نوع ریبون با چهار پره که در جهات مختلف انحنا داده شده بودند و یک ورزدهنده¬ی نوع پدالی طراحی و ساخته شد. این دو دستگاه جهت ایجاد یک پروسه پیوسته بر روی یک شاسی مشترک قرار گرفتند. همچنین یک رئومتر کاپیلاری و دستگاه ویسکومتر پره¬ای برای تعیین خصوصیات رئولوژیک مواد زیست توده طراحی و ساخته شد. دور خروجی الکتروموتور توسط اینکودر و نیروی وارده از طرف مواد به پره توسط لودسل نوع خمشی اندازه¬گیری و از طریق دیتالاگر طراحی شده به کامپیوتر منتقل شد. کود گاوی ابتدا آسیاب و سپس با استفاده از الک¬های استاندارد، اندازه¬بندی گردید و از مواد با قطر کمتر از 6/0 میلیمتر جهت انجام آزمایشات استفاده شد. آزمایشات در سه سطح رطوبت 35%، 40% و 45% و سرعت دورانی ظرف ویسکومتر در سه سطح 1/0، 2/0 و 3/0 دور در دقیقه انجام گرفت. نتایج حاصل از تجزیه واریانس اثر رطوبت و دور بر روی صفات اندازه¬گیری شده با استفاده از نرم افزار SAS نشان داد که سرعت چرخش ظرف ویسکومتر تأثیر معنی¬داری بر روی هیچکدام از صفات اندازه¬گیری شده نداشت. اثر مستقل رطوبت بر روی کلیه صفات در سطح 1% معنی¬دار بود. همچنین نتایج نشان داد اثر متقابل رطوبت و دور بر روی هیچکدام از صفات معنی¬دار نشد. همچنین نتایج مقایسه میانگین اثر تیمارهای اعمال شده نشان داد که بیشترین گشتاور ماکزیمم (46/2 نیوتن¬متر) در رطوبت 35% و سرعت چرخش 1/0 دور در دقیقه و کمترین مقدار گشتاور ماکزیمم (24/1 نیوتن¬متر) در رطوبت 40% و سرعت چرخش 1/0 دور در دقیقه حاصل گردید. بیشترین تنش برشی (96/4 کیلو پاسکال) در رطوبت 35% و سرعت چرخش 1/0 دور در دقیقه و کمترین مقدار تنش برشی (58/2 کیلو پاسکال) در رطوبت 40% و سرعت چرخش 1/0 دور در دقیقه حاصل گردید. بیشترین تنش تسلیم (34/5 کیلو پاسکال) در رطوبت 35% و سرعت چرخش 1/0 دور در دقیقه و کمترین مقدار تنش برشی (77/2 کیلو پاسکال) در رطوبت 40% و سرعت چرخش 1/0 دور در دقیقه حاصل گردید. یافته¬های تحقیق حاکی از آن است که دستگا¬ه¬های ساخته شده، برای فرآوری و تعیین خواص رئولوژیکی اکثر مواد زیست توده مناسب بوده و خواص رئولوژیکی بدست آمده می¬تواند موجب طراحی و ساخت دستگاه¬های پلت کننده بهینه گردد. کلمات کلیدی: تنش برشی، تنش تسلیم، کود گاوی، گشتاور، هم¬زن-ورزدهنده، ویسکومتر پره¬ای
- Abstract
- Abstract Agglomerate followed by pelleting is one of the efficient methods to decrease transport costs and increase economic efficiency of biomass material. Understanding the rheological properties of biomass is necessary for pelleting process optimization as well as the design of devices with enough energy and pressure determine the effect of different variables on the density and durability of pellets. The rheological properties of an extruded material is depended to properties and moisture content of the row material, used for extrusion. Therefore, in this study a Ribbon-type mixer with four curved blades in different directions and a kind of pedals kneader were developed for preparation of the materials which were used for experiments. Both devices were placed on a common chassis to have a continuous process. Also a capillary rheometer and shear vane were developed to determine the rheological properties of biomass materials. The output rotation of the electromotor was measured by a rotary encoder and the inserted forces to the blades vane by the material was measured by a bending loadcell. The measured date were transferred to the computer. Cow manure was fist grounded and then classified using a standard sieve size. Materials with a diameter less than 0.6 mm were used for experiments. The experiments were done at moisture content levels of 35%, 40% and 45%, and rotational speed of the shear vane test chamber in three levels of 0.1, 0.2 and 0.3 rpm. The analysis of variance of moisture and rotation on the measured traits using SAS software showed that the rotation of the chamber has no significant effect on none of the traits. The independent effect of moisture content on all the traits was significant at 1% level. Also the results showed that the interaction between moisture content and rotation of the chamber was not significant on any of the traits. The results showed that the higher maximum torque (2.46 N.m) was achieved at 35% moisture content and rotational speed of 0.1 rpm. The lowest maximum torque (1.24 N.m) was found at 40% moisture content and rotational speed of 0.1 rpm. The maximum shear stress (4.96 kPa) was obtained at 35% moisture content and rotational speed of 0.1 rpm while the minimum shear stress (2.58 kPa) was found at 40% moisture content and rotational speed of 0.1 rpm. The maximum yield stress (5.34 kPa) was obtained at 35% moisture content and rotational speed of 0.1 rpm and the minimum shear stress (2.77 kPa) was found at 40% moisture content and rotational speed of 0.1 rpm. Research findings indicate that the devices made for the processing and determination of rheological properties of most materials is suitable for biomass and the rheological properties can be used for designing and manufacturing of optimized pelleting devices. Key words: Cow manure, Mixer–kneader, Shear stress, Shear vane, Torque, Yield stress.
