Національний аграрний університет

Нгуєн Дінь Лук

УДК 631.37: 621.3

Cепарація насіння рису в електростатичному полі

05.20.02 - застосування електротехнологій в сільськогосподарському виробництві

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Київ-2000

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Національному аграрному університеті Кабінету Міністрів України

Науковий керівник: | академік УААН, заслужений діяч науки і техніки України, доктор технічних наук, професор Мартиненко Іван Іванович, Національний аграрний університет, професор кафедри обчислювальної техніки і інформатики.

Офіційні опоненти: | заслужений діяч науки і техніки України, доктор технічних наук, професор Іноземцев Георгій Борисович, Національний аграрний університет, професор кафедри застосування електричної енергії, в сільському господарстві.

кандидат технічних наук Волошин Микола Іванович, Українська академія аграрних наук, начальник відділу аналізу та прогнозування науково-дослідних робіт і розвитку АПК.

Провідна установа: |

Таврійська державна агротехнічна академія. Міністерство аграрної політики України, кафедри електротехнологій. м. Мелітополь.

Захист відбудеться “ 11 “ жовтня 2000р. о 14-00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д26.004.07 в Національному аграрному університеті за адресою: 03041, м.Київ-41, вул. Героїв оборони, 15, ІІІ навчальний корпус, аудиторія №65

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національного аграрного університету за адресою: 03041, м.Київ-41, вул. Героїв оборони, 11, навчальний корпус 10, читальний зал

Автореферат розісланий “ 6 “ вересня 2000р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Лут М.Т.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Перед рисоводами України поставлена задача в найближчі роки повністю забезпечити потреби країни в рисі, довести його споживання до 10 кг на душу населення. Для виконання поставленої задачі в Україні щорічно зайнята площа під цією культурою становить близько 27 тис. га.

Особливого значення ця культура має для В’єтнаму, так як вона є основною зерновою культурою. Для отримання необхідної кількості зерна рису в останній час докорінно змінилась технологія та засоби вирощування цієї культури. Сучасна технологія передбачає посів насіння сівалками точного висіву, що виключає ручну працю на формуванні густоти сходів. Слід відмітити, що точний висів висуває особливі вимоги до якості очищення та сортування насіння посівного матеріалу. Існуючі технології післязбиральної обробки зернової маси рису не забезпечують отримання посівного матеріалу з високими посівними кондиціями. Польова схожість в кращому випадку досягає 24…26 %. Це стримує впровадження технологій точного висіву без застосування ручної праці.

В зв’язку з цим виникла необхідність в розробленні нового методу очищення та сортування насіння рису, який би забезпечив відбір із загальної маси найбільш повноцінного насіння з високою лабораторною та польовою схожістю.

Одним із перспективних напрямків у вирішенні цих питань є використання електричних полів високої напруги. При цьому використовуються фізико-механічні та електричні властивості насіння, що сприяє більш чіткому розподілу його за посівними якостями.

Електросепарація насіння багатьох зернових культур проводилась вченими ЧІМЕСГ, МІІСВ, УНДІМЕСГ, Кубанського СГІ і ін., але пряме використання цих розробок для сортування рису не забезпечує вимоги по покращанню посівних якостей його насіння. Відсутні пропозиції, які б могли бути використаними при сепарації насіння рису в електростатичному полі.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження, що проведені по темі дисертаційної роботи виконані в рамках науково-дослідницьких робіт з ДНТП - 12 Енерго- та ресурсозберігаючї технології в сільськогосподарському виробництві та лабораторії застосування електрофізичних методів у сільському господарстві Інституту механізації і електрифікації сільського господарства Української академії аграрних наук (ІМЕСГ УААН) в 1996-1999 роках по проекту № 06.01 "Розробити наукові основи і енергозберігаючі технологічні процеси, технічні засоби з використанням електрофізичних методів при обробці насіння, збереженні рослинної продукції і створенні комфортних умов у виробничих приміщеннях" (Держ. реєстр. №01974010193).

Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є розробка методу та пристрою для сепарації насіння рису в електростатичному полі, які забезпечать виділення із зернової суміші насіння з підвищеними посівними кондиціями. Досягнення мети здійснюється з використанням законів електрогазодинаміки при русі частинок видовженої форми з діелектричними властивостями в неоднорідному електростатичному полі.

Для досягнення мети вирішувались такі задачі:

-

-

-

-

-

Методика досліджень. В якості об’єктів дослідження розглядалися: різні електрофізичні властивості насіння рису та неоднорідне електростатичне поле. Для визначення електрофізичних властивостей насіння рису, характеру розподілу його в неоднорідному електростатичному полі використовувались відомі сучасні методики вимірювання та методи швидкісної фотозйомки.

Обробка результатів здійснювалась з використанням методів варіаційної статистики і ЕОМ. Аналітичні залежності добре погоджуються з результатами експериментальних досліджень. Невідповідність результатів становить 3…5 %.

Наукова новизна отриманих результатів. Теоретично і експериментально досліджено і обгрунтовано, що процес сепарації рису треба розглядати з позицій руху в електричному полі частинок видовженої форми з діелектричними властивостями, характер якого залежить не тільки від їх електричних властивостей, геометричних розмірів, але і від методу зарядки. При цьому процеси зарядки і руху частинок відбуваються в неоднорідному електростатичному полі.

Обгрунтовано і визначено кількісні значення сил, що діють на насіння рису при контактній зарядці і русі його в неоднорідному електростатичному полі, що обумовлює одержання максимального електричного заряду і відповідний розподіл насіння.

Теоретично обгрунтовано і експериментально визначено шляхом використання швидкісної фотозйомки траєкторії руху насіння рису та показники розподілу його в електростатичному полі.

Одержано аналітичні залежності, які визначають зв’язок траєкторії руху частинок в електростатичному полі від напруженості і електрофізичних властивостей, які обумовлюють можливість використання їх при розрахунках процесу та обладнання для сепарації насіння рису.

Одержано режим сепарації, а також обгрунтовані кількісні та якісні параметри пристроїв для сепарації зернової суміші рису.

Практичне значення отриманих результатів. На основі проведених досліджень визначено параметри обладнання для сепарації насіння рису в електростатичному полі, режими сепарації, які обумовлюють можливість створення і застосування процесу сепарації насіння рису в електростатичному полі. Визначені техніко-економічні показники цього процесу повністю підтверджують можливість і необхідність його застосування та використання у виробничих умовах, що підтверджується перевіркою результатів на Дослідній станції рису Скадовського району Херсонської області.

Особистий внесок здобувача. В наукових роботах здобувачу належать такі матеріали:

-

-

-

-

-

Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати були висвітлені на наукових конференціях професорсько-викладацького складу, наукових співробітників та аспірантів Національного аграрного університету (1997-1999рр.) і на міжнародній науково-технічній конференції “Технічний прогрес у сільськогосподарському виробництві” Інституту механізації і електрифікації сільського господарства УААН (1998 р.).

Публікації. Основні положення дисертації опубліковані в п’яти статтях.

Структура і обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, п’яти розділів, висновків, списку використаних джерел, додатків й акту впровадження.

Робота викладена на 148 сторінках основного тексту, 34 рисунків, 10 таблиць і додатків на 11 сторінках. Список використаних джерел містить 118 найменувань, з яких 8 на іноземній мові.

Зміст роботи

У вступі обгрунтована актуальність теми дисертації, показано її наукове і практичне спрямування, сформульовані мета і задачі, які необхідно вирішити для її досягнення. Показано зв’язок роботи з науковими програмами і відповідною тематикою.

В першому розділі “Сучасний стан питання (огляд літератури)” проведений аналіз літературних джерел по існуючим механічним методам очищення і сортування насіння рису, вимогам сільськогосподарського виробництва до посівного матеріалу, а також можливості розділення насіння в електричних полях.

Аналіз існуючих механічних способів очищення і сортування насіння рису показує, що вони не забезпечують отримання якісного посівного матеріалу. Доведення до насіннєвих кондицій призводить до значних втрат (15-20%) повноцінного насіння у відходи. В зв’язку з цим, проаналізовані відомі методи очищення і сортування насіння за допомогою електричних полів.

Теоретичною основою процесу сепарації матеріалів з використанням поля коронного розряду є роботи Є.М.Балабанова, Н.Ф.Олофінського, А.М.Басова, І.Ф.Бородіна, І.І.Мартиненка, Ф.Я.Ізакова, Г.А.Яснова та ін.

Дослідженню процесу очищення і сортування насіння в електростатичному полі присвячені роботи А.М.Басова, В.Н.Шмігеля, В.І.Тарушкина, Г.Б.Іноземцева, В.І.Міщенка, М.Я.Ашмаріна та ін.

Аналіз опублікованих робіт з питань теорії і практики сепарації насіння сільськогосподарських культур в електричних полях дозволяє зробити такі висновки:

-

-

-

-

В другому розділі “Дослідження електрофізичних властивостей насіння рису” представлені методики і експериментальні результати визначення розмірів і електричних властивостей насіння (опору і величини заряду) в залежності від їх вологості і температури навколишнього середовища.

Відомо, що процес електросепарації матеріалів заснований на наявності певного електричного заряду на поверхні насіння і напруженості електростатичного поля. Цей заряд, в свою чергу, залежить від діелектричних властивостей та геометричних параметрів насіння і методу зарядки.

Для вимірювання розмірів насіння використовували оптико-мікрометричний метод, що забезпечує вимірювання товщини, ширини та довжини насіння з точністю до 0,01 мм.

З достатньою точністю можливо розглядати насіння рису як видовжений еліпсоїд обертання. Коефіцієнт сферичності "k" змінюється в межах від 0,19 до 0,35.

Сумарний перехідний опір насіння визначався способом амперметра-вольтметра. Насіння розташовували між двома електродами і проводили вимірювання при різних значеннях його вологості і температури навколишнього середовища.

На рис.1 представлена залежність електричного опору насіння рису сорту Мутант-428 від його вологості і температури.

За своїми електропровідними властивостями насіння рису відноситься до діелектриків.

При підвищенні температури опір насіння зменшується, що обумовлюється переміщенням іонів, вирваних з його решітки під впливом теплового руху.

Рис.1. Залежність електричного опору насіння рису від вологості при 14С (1) та температури (2).

Збільшення вологості насіння рису (до 17…21 %) призводить до істотного зниження опору до величини порядку 1,7108 Ом, що характеризує перехід насіння із стану діелектрика в напівпровідник. Крім цього підвищення вологості забезпечує більш високу стабільність електрофізичних властивостей.

Визначення величини заряду, набутого насінням при контактній зарядці, виконувалося методом пасивного виміру по відхиленню від електрода насіння, підвішеного на неелектропровідній нитці в електростатичному полі, що створюється двома плоскими пластинами.

Отримані залежності величини заряду при різній вологості насіння і температурі навколишнього середовища.

Якщо прийняти ряд припущень, які істотно не впливають на процес, то контактну зарядку можна описати формулою Джуварли:

, (1)

де Qt - величина заряду насіння в момент часу t, сек після зіткнення його із зарядженою площиною;

Qmax - максимальний заряд насіння при даній напруженості поля;

R – перехідний опір;

C – електрична ємність насіння.

В результаті проведених теоретичних і експериментальних досліджень встановлено, що накопичення заряду на насінні залежить від вологості і температури. Враховуючи, що вологість насіння рису змінюється від 13,5 % до 21,5 %, зміна значення його заряду відповідає 0,04410-9…0,05510-9 Кл. Відповідно зміна температури з 4С до 20С обумовлює зміну заряду від 0,0310-9 до 0,04210-9 Кл. Характер цих залежностей відбувається за показниковим законом.

В третьому розділі “Теоретичні передумови процесу розподілу видовжених частинок (насіння рису) в електричному полі” розглянуто умови відриву заряджених еліпсоїдних частинок і їх розділення в електростатичному двохбарабанному сепараторі. При виконанні теоретичних досліджень були використані основні положення методики, викладеної в працях А.М.Басова, Ф.Я.Ізакова, В.Н.Шмігеля, Г.Я.Яснова та інших авторів.

Поведінка насіння при обертанні заземленого барабану визначалась з врахуванням дії на нього різних за природою сил (рис.2):

а) сили тяжіння (2), де m – маса насіння; g – прискорення сили земного тяжіння;

б) відцентрової сили (3), де - лінійна швидкість руху насіння; D – діаметр рухомого барабана;

в) сили взаємодії заряду насіння із зовнішнім полем (4), де Q – заряд насіння; Е() – напруженість поля, яка залежить від положення насіння на барабані;

г) сили дзеркального відображення (5), де h – відстань між електричними центрами; - діелектрична стала.

Враховуючи, що заряд еліпсоїда можна виразити як поляризаційний заряд диполя одного знаку, а заряд другого знаку нейтралізується при контакті з електродом, можна приблизно вважати еліпсоїд зосередженим в одній точці. Тоді сила дзеркального відображення Fз обумовлюється тільки взаємодією поляризованої частки з металічним барабаном.

Рис.2. Векторна діаграма сил, що діють на насінину в електростатичному полі під час знаходження її на поверхні барабана

Якщо складова сили тяжіння P2 (рис.2) більше або рівна силі тертя Fтр, то частинки починають ковзатись по поверхні барабану і відриваються від неї при умові,що

. (6)

При подальшому русі, частинки відриваються від поверхні барабану. Кут відриву насіння в електростатичному полі від поверхні барабану визначається таким виразом

, (7)

де - кут відриву насіння.

Аналіз виразу (7) показує, що за величиною кутів відриву можна робити висновок про можливість розподілу насіннєвої суміші. Зокрема відрив при більшому куті можливий для тих насінин, які мають найменшу вагу і в міжелектродному просторі на це насіння діє більша за величиною сила Fп, що змушує останні рухатися із значним відхиленням траєкторій від заземленого барабана в порівнянні із зерновими частинками більшої ваги. Виходячи з цього, таке насіння буде виділятися із вихідного матеріалу.

В процесі сепарації насінини, що відірвалися від барабану, продовжують рухатись в міжелектродному просторі по траєкторіях, які розраховуються із врахуванням сил, що діють на зернові частинки (рис.2). Аналіз показує, що найбільш значущі - сила тяжіння Р і сила електричного поля Fп.

Враховуючи квазі однорідність поля по довжині барабана (по осі Z), рух насіння може бути описаний такою системою рівнянь:

(8)

де Ex, Ey - складові напруженості поля вздовж осей X і Y, які визначаються наступним виразом (рис.3):

, (9)

, (10)

де - лінійна густина заряду;

а – відстань від електричних осей до площини нульового потенціалу;

h1, h2 – відстані від геометричних осей до площини нульового потенціалу;

R1, R2 – радіуси барабанів-електродів;

D – відстань між геометричними осями барабанів-електродів.

Підставивши значення Ex, Ey з виразу (9) і (10) у вираз (8) з урахуванням повороту вісі координат, отримаємо систему диференціальних рівнянь:

(11)

Загальне розв’язання цієї системи рівнянь неможливе через відсутність способу розділення змінних, присутніх в обох рівняннях. Тому отримані наближеним методом часткові рішення для конкретних параметрів і режимів процесу сепарації.

Для розв’язання рівняння (11) нами використано метод Рунге-Кутта. Розрахунок проводився на прикладі одного набору характерних параметрів сепаратора: R1 = 135 мм, R2 = 65 мм, a = 67,6 мм, h1 = 151 мм, h2 = 94 мм.

Підставивши значення Q, h1 в залежності (11), отримаємо:

(12)

. (13)

Рис.3. Розподілення електростатичного поля між паралельними неспіввісними циліндрами

Експериментальні дослідження по перевірці аналітичних виразів (12) і (13) проводилися з використанням методу швидкісної кінозйомки. На рис.4 наведені розрахункові та експериментальні значення траєкторій руху насіння з різною абсолютною вагою в електростатичному полі.

Аналіз отриманих графічних залежностей показує, що експериментальні і розрахункові дані практично не відрізняються, різниця між ними невелика і становить 3...4 %, тобто в межах похибки.

Таким чином, в результаті проведених теоретичних і експериментальних досліджень встановлено, що на якість розділення насіння в електростатичному полі впливає початкова швидкість руху зернової маси n, напруженість поля E та величина заряду насіння Q.

Рис.4. Розрахункові (безперервні лінії) і експериментальні (пунктирні лінії) траєкторії руху насінин рису з різною абсолютною вагою: 1 – 0,032 г; 2 – 0,028 г; 3 – 0,022 г

В четвертому розділі "Експериментальні дослідження процесу розділення насіння рису" викладені програма і методика експериментальних досліджень по визначенню параметрів і режимів сепарації насіння рису на експериментальному пристрої барабанного типу (рис.5), а також безпосередньо самі дослідження.

Експериментальні дослідження проводили в лабораторії використання електрофізичних методів в сільському господарстві ІМЕСГ УААН, а агробіологічну оцінку насіння рису - на Дослідній станції рису УААН Скадовського району Херсонської області.

Дослідження проводили при таких параметрах і режимах роботи установки: швидкість обертання заземленого барабана n= 15…80 хв-1; діаметр ізольованого барабана d = 55…160 мм; кут розміщення ізольованого барабана відносно горизонтальної площини, яка проходить через вісь обертання заземленого барабана = 30…65; відстань між барабанами L = 15…60 мм; напруга між барабанами-електродами U = 24…29 кВ.

Найкращий режим роботи установки характеризувався максимальним відсотком виходу повноцінного насіння в основну фракцію, мінімальними втратами його у відходи, а також відокремленням домішок, які важко відділяти від зернової суміші звичайними методами.

Рис.5. Схема лабораторної установки для експериментальних дослідів розділення насіння рису в електростатичному полі:

1 - завантажувальний бункер; 2 - живильний пристрій; 3 - заземлений барабан-електрод; 4, 7 - очищувальні щітки; 5 - класифікатор; 6 - ізольований електрод; 8 - ізолятори; 9 – станина

В результаті проведених експериментальних досліджень отримані найбільш доцільні параметри і режими роботи установки барабанного типу для сепарації насіння рису в електростатичному полі: швидкість обертання заземленого барабана-електрода 25…30 хв-1; кут взаємного розміщення барабанів-електродів 45…55; діаметр ізольованого барабана-електрода 110…145 мм; відстань між барабанами-електродами 45…55 мм; інтенсивність подачі насіння на поверхню заземленого барабна-електрода 85..105 кг/годдм; напруга електростатичного поля, яка подається на барабани-електроди 24…29 кВ. Результати розділення насіння рису сорту Мутант-428 представлені на рис.6.

З отриманих залежностей видно, що основна маса насіння потрапляє в перший і другий класи, його схожість і енергія проростання на 8...10 % вищі відносно вихідного матеріалу, при цьому неповноцінного насіння потрапляє у відходи біля 28...30 %.

В п'ятому розділі “Виробнича перевірка і економічна ефективність використання електростатичного сепаратора по очищенню і сортируванню насіння рису” викладені опис технологічної схеми дослідного зразка електростатичного сепаратора, технічна характеристика і результати його дослідження на Дослідній станції Херсонської області.

Рис.6. Розподіл насіння рису по класах в залежності від їх якісних показників

1 – кількісний розподіл; 2 – вага 1000 насінин; 3 – енергія проростання; 4 – схожість

Метою дослідження електросепаратора було визначення якісних показників очищення і сортування насіння рису, відпрацювання конструктивних і технологічних параметрів, а також співставлення результатів теоретичних і лабораторних експериментальних дослідів з результатами виробничої перевірки і базовим варіантом.

Якісні показники вихідного матеріалу основної фракції і відходів визначали за ГОСТом 5055-56 для насіннєвих цілей.

Кількісна оцінка розділення насіння характеризується відсотком його виходу в основну фракцію і відходи. Якісна оцінка роботи електросепаратора проводилась за виходом посівних кондиційних насінин в основну фракцію.

Аналіз результатів виробничої перевірки на Дослідній станції рису показує, що після очищення і сортування насіння рису за допомогою електростатичного сепаратора процент повноцінного насіння в готовій продукції збільшується. При цьому досягається підвищення схожості насіння на 10…14 %, енергії проростання на 10…12 %, і ваги насіння на 8…12 %.

Техніко-економічне порівняння дослідного зразка електросепаратора з сепаратором “Петкус” показало, що економічний ефект від використання електростатичного сепаратора при очищенні і сортуванні насіння рису складає близько 10 000 грн/рік, термін окупності капітальних вкладень 0,8 року.

Загальні висновки

1.

2.

3.

Зміна температури з 4С до 20С обумовлює зменшення опору від 2,45109 до 1,33109 Ом і відповідно до цього зростання заряду в межах 0,0310_…0,04210-9 Кл. Характер залежності електрофізичних властивостей насіння від вологості і температури змінюється за законом близьким до експоненціального.

4. Отримані аналітичні закономірності встановлюють взаємозвя’зок між електрофізичними характеристиками насіння, напруженістю електростатичного поля міжелектродного простору, геометрично-орієнтаційними розмірами електродної системи та розподілом траєкторій руху зернових частинок за посівними кондиціями. Встановлені залежності дозволяють розраховувати конструктивно-технологічні і режимні параметри процесу, при яких сепарування зернової суміші за якісно-кількісними показниками найбільш ефективне.

5. Використання методів швидкісної фотозйомки та моделювання картини електростатичного поля дозволило експериментально-теоретичним шляхом розрахувати кути відриву зернин в робочій зоні сепаруючої поверхні, а також визначити параметри неоднорідності електростатичного поля міжелектродного простору.

6. На основі експериментальних досліджень встановлено, що максимальна ефективність сепарації досягається при наступних граничних значеннях параметрів і режимів: швидкостях обертання заземленого барабана-електрода 25…30 хв-1; кутах взаємного розміщення барабанів-електродів 45…55; діаметрах ізольованого барабана-електрода 110…145 мм; відстанях між барабанами-електродами 45…55 мм; інтенсивностях подачі насіння на поверхню заземленого барабана-електрода 85…105 кг/годдм; напругах електростатичного поля, що подається на електроди-барабани 24…29 кВ.

7. Проведені у виробничих умовах Дослідної станції рису Скадовського району Херсонської області порівняльні випробування зерноочисної машини “Петкус” з експериментальною електростатичною установкою, про що свідчать виробничі акти, показали, що:

а) електросепаратор дозволяє відібрати більш якісне насіння, підвищуючи тим самим його польову схожість на 10…14% і енергію проростання на 10…12%, що в результаті прибавка в урожайності в порівнянні з “Петкусом” становить 5…6%;

б) відходи насіння на 10…15% менші в порівнянні із базовою зерноочисною машиною;

в) енергоємність процесу очищення і сортування насіння за допомогою електростатичного сепаратора у 4 рази менша базової.

8. Економічний ефект від використання електростатичного сепаратора при очищенні і сортуванні насіння рису становить біля 10 тис. грн/рік, а термін окупності капітальних вкладень – 0,8 року.

Список праць за темою дисертації

Основні положення дисертації опубліковані в п’яти статтях:

1.

2.

3.

4.

5.

Нгуєн Дінь Лук. Сепарація насіння рису в електростатичному полі. -Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.20.02 - Застосування електротехнологій у сільськогосподарському виробництві. -Національний аграрний університет, Київ, 2000.

Дисертація присвячена питанням розробки методу та обладнання для процесу сепарації насіння рису в електростатичному полі, які забезпечують виділення із зернової суміші насіння з підвищеними посівними кондиціями. В результаті досліджень, які базуються на використанні законів електрогазодинаміки при русі частинок видовженої форми з діелектричними властивостями в неоднорідному електричному полі, встановлено, що насіння рису в процесі електросепарації розподіляється за посівними кондиціями. Теоретично обгрунтовано і експериментально підтверджено, що процес сепарації залежить від електрофізичних властивостей насіння, які обумовлюються, в першу чергу, вологістю, температурою та геометричними параметрами. Обгрунтовано і визначено кількісні значення сил, які діють на насіння в електричному полі, а також шляхом використання швидкісної фотозйомки встановлено траєкторії руху насіння. Одержано аналітичні залежності, які визначають залежність траєкторії руху частинок від параметрів поля ,що обумовило можливість визначення основних параметрів і розробку режимів роботи пристрою для сепарації насіння рису.

Ключові слова: електросепарація, електростатичне поле, електрофізична властивість.

Нгуен Динь Лук. Сепарация семян риса в электростатическом поле. –Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.20.02 – Применение электротехнологий в сельскохозяйственном производстве. – Национальный аграрный университет, Киев, 2000.

Обоснована актуальность выбранной темы исследований, сформулирована цель и задачи исследований. Проведен обзор и анализ существующих способов очистки и сортировки семян риса, который показал, что данные способы не обеспечивают приемлемого качества посевного материала. В связи с этим в работе проанализированы известные способы сепарации семян с помощью электрических полей.

Анализ публикаций по вопросам теории и практики сепарации семян сельскохозяйственных культур в электрическом поле позволил сделать заключение о том, что для сепарации семян риса наиболее перспективными и экономически обоснованными являются методы с использованием электростатического поля.

Результаты исследований позволяют утверждать, что при контактной зарядке в электростатическом поле при сепарации эллипсоидных диэлектрических частиц семян риса, они приобретают максимальный электрический заряд, что значительно улучшает процесс разделения.

Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено, что процесс сепарации зависит от электрофизических свойств семян, которые обуславливаются, в первую очередь, влажностью, температурой и геометрическими параметрами. Обоснованы и определены количественные значения сил, которые действуют на семена в электростатическом поле, а также путем использования скоростной фотосъемки установлена траектория движения семян.

Получены аналитические зависимости, которые определяют связь траектории движения частиц от параметров поля, что обусловило возможность определения основных параметров и обоснования режимов работы устройства для электросепарации семян риса.

На основе экспериментальных исследований установлено, что максимальная эффективность сепарации достигается при следующих граничных параметрах и режимах: скорости вращения заземленного барабана-электрода 25…30 мин-1; угле взаимного расположения барабанов-электродов 45…55; диаметре изолированного барабана-электрода 110…145 мм; расстоянии между барабанами-электродами 45…55 мм; интенсивности подачи семян на поверхность заземленного барабана-электрода 85…105 кг/часдм; напряжении электростатического поля, приложенного к электродам-барабанам 24…29 кВ.

Реализация результатов в производственных условиях на Опытной станции риса Скадовского района Херсонской области полностью подтверждает результаты исследования: полевая всхожесть увеличилась на 10…14 %, энергия прорастания на 10…12 %, энергоемкость уменьшилась в 4 раза по сравнению с базовой.

Ключевые слова: электросепарация, электростатическое поле, электрофизическое свойство.

Nguyen Dinh Luc. Separation seed of rice in an electrostatic field. -Manuscript.

Thesis for a candidates degree by speciality 05.20.02 - Using of electrotechnologies in agricultural production. National agricultural university, Kiev, 2000.

The thesis is dedicated by a problem of mining of a method and equipment for process of a separation seed of rice in an electrostatic field, which one provide allocation from a grain mix seed with increase of sowing quality requirements. As a result of researches, which one are founded on usage of the laws of electrogas dynamics at motion particles of the elongated form with dielectric properties in an inhomogeneous electrical field, is established, that seed of rice increase the sowing quality requirements. Is theoretically justified and experimentally is affirmed, that the process of a electroseparation depends on electro-physical characteristics seed, which one are caused, first of all, by damp, temperature and geometrical parameters. Are justified and the quantitative values of forces are determined, which one act on a seed in an electrical field, and also by usage of fast-track photography the pathway of motion seed is established. The analytical relations are obtained, which one determine communication of a pathway of motion of particles from parameters of a field, which one has stipulated a capability of definition of main parameters and mining of modes robots of the device for a separation seed of rice.

Key words: electroseparation, electrostatic field, electro-physical characteristic.