Очистка семян при помощи «Трифолина»

Размещение информации согласована с автором статьи: Козловым Вячеславом Геннадьевичем.

Воронежский государственный аграрный университет им. К.Д. Глинки. ОТЧЕТ (текстовая часть) кафедры ТКМ МСС по научным исследованиям за 2004 год. Тема №11. Раздел 11.10.
Автор статьи: Козлов Вячеслав Геннадьевич

Совершенствование метода сепарации семян по свойствам их поверхностей.

Научный руководитель темы: проф., д.т.н. Кузнецов В.В.

Исполнители темы: проф., д.т.н. Кузнецов В.В., доц. каф. электротехники Картавцев В.В., аспирант Извеков Е.А.

Цель, актуальность и новизна исследований: Совершенствование процесса магнитной очистки семян за счет применения пневмо-индукционного способа сепарации.

Задачи исследований:

провести экспериментальные исследования пневмомагнитного сепарационного органа.

Новизна исследований подтверждается следующим:

  • авторское свидетельство на полезную модель. АС №21032 7В03С1/24 от 26.04.2001 Пневмоиндукционный сепаратор. Кузнецов В.В., Картавцев В.В., Извеков Е.А. Зарегистрировано в Государственном реестре 20 декабря 2001г.
  • авторское свидетельство на изобретение. АС №2182413 7А01С1/00, В03С7/04 от 23.11.1999 Способ сепарации семян сельскохозяйственный культур. Кузнецов В.В., Картавцев В.В., Извеков Е.А., Толстых Е.В. Зарегистрировано в Государственном реестре 20 мая 2002г.

Актуальность и результаты исследований:

Пригодность магнитного порошка к использованию оценивается с точки зрения соответствия его физико-химических параметров требованиям ТУ 6-14-870-91.

Исследования по определению физико-химических параметров магнитного порошка «Трифолин» проведенные согласно методике, показали, что магнитный порошок имеет физико-химические параметры, представленные в таблице 1.

Таблица 1. Физико-химические параметры магнитного порошка

Наименование показателей Магнитно-весовая проба, г. Остаток после просева на сите № 045К Влажность, % Внешний вид
Норма ТУ 6-14-870-91 Не менее 6,5 Не более 3,5 Не более 2 От темно-коричневого  до черного цвета
1 9,42 1,15 0,43 Черного цвета
2 9,48 1,24 0,46
3 9,32 1,21 0,47
Среднее 9,41 1,2 0,45
Стандарт σ 0,0808 0,0458 0,0208
Коэф.вариации 0,86 3,82 4,59

Данные таблицы показывают, что физико-химические параметры магнитного порошка находятся в допустимых пределах, что подтверждается выполнением требования ТУ 6-14-870-91. Это позволяет сделать вывод о возможности осуществления процесса магнитной сепарации с применением магнитного порошка «Трифолин».

Результаты исследования по определению физико-механических свойств разделяемых культур, проведенные по методике раздела 3.3 диссертационной работы представлены в таблице 2.

Таблица 2. Физико-механические свойства разделяемых семян

Показатели Клевер красный Повилика полевая
  Размеры Толщина, мм 0,55÷1,23 0,57÷1,09
Ширина, мм 0,95÷1,9 0,78÷1,3
Длина, мм 1,3÷2,42 1,03÷1,67
Скорость витания, м/с 5,2÷7,5 5÷6,5
Коэффициент парусности, 1/м 0,368÷0,174 0,392÷0,232
Масса 1000 семян, г 1,31÷1,91 0,52÷0,92
Внедряемость магнитного  порошка в поверхность семян, % 0,7÷0,75 18,35÷18,52

Анализируя данные таблицы 2 можно сказать, что разделение семян клевера и повилики невозможно осуществить на решетной или триерной очистке, так как геометрические размеры семян этих культур различаются незначительно.

Аэродинамические характеристики семян клевера и повилики  показывают, что вариационные кривые скоростей витания семян этих культур перекрываются. Анализ вариационных кривых показывает, что с помощью воздушного потока можно выделить без потерь семян клевера только 22% семян повилики или выделить все семена повилики, при этом потери семян клевера составят 76,33%, что недопустимо по агротехническим требованиям. То есть, используя разницу в скорости витания, не удастся полностью разделить семена клевера и повилики.

Единственный параметр, по которому данные культуры различаются значительно, является свойства поверхности семян, из таблицы 1 видно, что внедряемость магнитного порошка в поверхность семян повилики в 25 раз больше, чем внедряемость в поверхность семян клевера. Следовательно, для успешного процесса разделения семян клевера и повилики необходимо использовать сепараторы, основанные на разделении материала по свойствам поверхности семян или по комплексу физико-механических свойств.

Влияние средней скорости воздушного потока на процесс сепарации

Исследование влияния средней скорости воздушного потока на процесс пневмомагнитной сепарации проводилось согласно методике раздела 3.5.1. диссертационной работы. Результаты исследования представлены на рисунках 1, 2 и 3.

По условиям агротехнических требований магнитная очистка должна полностью удалять карантинные сорняки, одним из которых является повилика. Поэтому применение пневмомагнитного способа очистки приемлемо только при условии полного отсутствия семян повилики в очищенном материале.

Экспериментальное исследование процесса пневмомагнитной очистки семян клевера красного от повилики, проводившееся при удельной загрузке 5,56 кг/м2с и магнитной силе 5,9·10-6Н, показало, что процесс разделения семенного материала при прочих равных условиях в значительной степени зависит от средней скорости воздушного потока. На рисунках 1 и 2 представлена зависимость эффекта очистки η и потерь семян основной культуры β от величины средней скорости воздушного потока V, при засоренности исходного материала 2%, 5%, 10%.

Зависимость эффекта очистки η от скорости воздушного потока V при  засоренности исходного материала 2%, 5%,10%


● – теоретически рассчитанная минимальная скорость воздушного потока, при которой процесс сепарации возможен.

Рисунок 1. – засоренность исходного материала;

Анализ полученных результатов (рисунок 1) показывает, что процесс сепарации возможен при средней скорости воздушного потока более 2,2 м/с, с повышением средней скорости воздушного потока эффект очистки увеличивается до максимума. Максимальный эффект очистки достигается при скорости воздушного потока 4,9÷5,2 м/с, что соответствует 95÷100% от нижней границы диапазона скоростей витания семян основной культуры. Следует отметить, что при очистке материала различной засоренности максимальный эффект очистки имеет различное значение. При засоренности 2% максимальный эффект очистки равен 100%. При засоренности 5% максимальный эффект очистки равен 98,86%, чистота очищенного материала составила 99,94%. При засоренности 10% максимальный эффект очистки 91,46%, чистота очищенного материала 98,97%.

Теоретические исследования показывают, что при магнитной силе 5,9·10-6Н процесс сепарации возможен при средней скорости воздушного потока 3 м/с и более. С увеличением скорости воздушного потока качество очистки должно улучшается, так как увеличиваются действующие на частицу аэродинамические силы, и уменьшается время выхода частицы из рабочего канала, а при скорости воздушного потока более 5,2 м/с процесс сепарации должен идти с потерями семян основной культуры в отход.

Экспериментальные исследования подтверждают теоретические и показывают, что процесс сепарации возможен при скорости воздушного потока 2,2 м/с и более, а с увеличением средней скорости воздушного потока улучшается качество очистки. Расхождение экспериментально определенной минимальной скорости воздушного потока (2,2 м/с), при которой возможен процесс сепарации и теоретически рассчитанного значения минимальной скорости воздушного потока (3 м/с), составляет 22,6% (рисунок 1).

Анализ результатов исследования зависимости потерь семян основной культуры в отход от средней скорости воздушного потока (рисунок 2) показал, что при средней скорости воздушного потока до 5,2 м/с потери отсутствуют, при скорости 5,4 м/с потери не превышают 1%, что допустимо по агротехническим требованиям. Увеличение средней скорости воздушного потока более 5,6 м/с приводит к увеличению потерь до 10%, что в 2 раза превышает допустимые агротехническими требованиями 5%. Поэтому увеличение средней скорости воздушного потока более 5,4 м/с нецелесообразно.

Таким образом, можно сделать вывод, что для качественной очистки клевера красного средняя скорость воздушного потока должна быть на 5% меньше или равна нижней границе диапазона скоростей витания семян (4,9÷5,2 м/с). При средней скорости воздушного потока 5,2 м/с происходит максимальное выделение примесей, при этом потери отсутствуют полностью.

Зависимость потерь полноценных семян в отход β от скорости воздушного потока V


Рисунок 2. – засоренность исходного материала.

По данным Н. Г. Гладкова при очистке семян клевера красного на магнитной машине ЭМС-1А  потеря полноценных семян в отход составляет до 34,9 %, по данным ГСКБ “Зерноочистка”, при очистке семян клевера красного на магнитной машине СМЩ-0,4*, потери составляют до 11,3%, при очистке на машине К590А** потери достигают 4,5% от их количества в исходном материале. Таким образом, по этому параметру пневмомагнитный способ очистки превосходит магнитные очистки барабанного типа.

Зависимость чистоты Ч и засоренности З очищенного материала от средней скорости воздушного потока V при различной засоренности исходного материала


Рисунок 3. – засоренность исходного материала.

Из графика на рисунке 3 видно, что при очистке исходного материала засоренностью 38460 шт./кг достигается полное выделение сорняков, при средней скорости воздушного потока 4,9 м/с. При засоренности 96150 шт./кг максимальное выделение сорняков достигается при средней скорости воздушного потока 5,5 м/с, засоренность удалось снизить до 1154 шт./кг при потерях 2,2 %. После очистки исходного материала, засоренностью 192300 шт./кг, засоренность снизилась до 19807 шт./кг, но полного выделения сорняков не произошло. Из этого следует, что засоренность исходного материала существенно влияет на качество очистки. С увеличением засоренности качество процесса очистки снижается.

Засоренность материала влияет на чистоту очистки (рисунок 3), но никак не влияет на потери полноценных семян в отход (рисунок 2). Это можно объяснить тем, что потери обусловлены только скоростью воздушного потока и ни как не зависят от магнитных сил, действующих только на семена сорняков, в тоже время, эффект очистки зависит от скорости воздушного потока и от магнитных сил действующих на семена сорняков. При большей засоренности магнитному полю приходится воздействовать на большее количество засорителей, которые в тоже время начинают взаимодействовать между собой, что приводит к снижению эффекта очистки.

Таким образом, пневмомагнитный способ сепарации по качеству очистки не уступает магнитной очистке барабанного типа, он позволяет выделить 100% семян повилики, при этом потери сводятся до ноля, если скорость воздушного потока на 5% меньше или равна нижней границе диапазона скоростей витания семян основной культуры (4,9÷5,2 м/с). Увеличение скорости воздушного потока до диапазона скоростей витания семян основной культуры (более 5,2 м/с) нецелесообразно, так как приводит к потерям. При средней скорости воздушного потока более 5,6 м/с, потери семян основной культуры превышают 5%, что недопустимо по агротехническим требованиям.

Влияние силы магнитного поля на процесс сепарации

Исследование влияния силы магнитного поля на процесс пневмомагнитной сепарации проводилось согласно методике раздела 3.5.3 диссертационной работы. Результаты исследования процесса сепарации семян клевера красного и повилики представлены на рисунках 4 и 5.

Величина тока индуктора определяет величину индукции магнитного поля в рабочем канале, которая в свою очередь определяет магнитную силу, действующую на семена сорняков. Зависимость между током индуктора, величиной индукции магнитного поля и магнитной силой теоретически рассмотрена в разделе 2.2 и 2.4 диссертационной работы. Величина магнитной силы, действующей на семена и соответственно характер кривых зависимости показателей качества очистки от тока индуктора, будет определяться внедряемостью магнитного порошка в поверхность семян сорняков. Исследования показали, что внедряемость магнитного порошка в семена повилики полевой в 25 раз превышает внедряемость порошка в семена клевера и составляет 18,35÷18,52% (таблица 2), семена, имеющие большую внедряемость, будут более качественно отделятся пневмомагнитным способом, а семена, имеющие меньшую внедряемость, будут отделяться менее качественно.

График на рисунке 4 показывает зависимость эффекта очистки от величины магнитной силы при различной засоренности при прочих равных условиях (скорость воздушного потока V=4,9 м/с, удельная загрузка 5,56 кг/м2с). Из графика видно, что начало процесса разделения материала происходит при магнитной силе 3·10-6Н. Далее эффект очистки увеличивается с ростом магнитной силы. Характер кривых различен при разной засоренности исходного материала. При засоренности 10% зависимость имеет линейный характер, с увеличением магнитной силы, действующей на семена сорняков, эффект очистки увеличивается, а при магнитной силе 5,9·10-6Н достигает 88,72%. При засоренности 2% и 5% зависимость имеет сначала линейный характер, с незначительным увеличением магнитной силы значительно увеличивается эффект очистки, а при достижении магнитной силой значения 5,9·10-6Н, эффект очистки достигает 100% при засоренности 2% и 96,47% при засоренности 5%. Из-за технических ограничений экспериментальной установки не было возможности увеличить магнитную силу более 5,9·10-6Н, однако, анализируя графики можно предположить, что при дальнейшем его увеличении можно достичь 100% эффекта очистки даже при засоренности 10%.

Зависимость эффекта очистки η от магнитной силы F при  засоренности исходного материала 2%, 5%, 10%


● – теоретически рассчитанная минимальная магнитная сила, при которой процесс сепарации возможен.

Рисунок 4. – засоренность исходного материала;

Теоретические исследования показали, что процесс сепарации при средней скорости воздушного потока 4,9 м/с возможен при магнитной силе 2,75·10-6Н и более. С увеличением магнитной силы, качество очистки будет улучшаться, так как будет уменьшаться время выхода частицы из рабочего канала. При магнитной силе 8·10-6Н процесс сепарации становится возможным даже при отсутствии воздушного потока.

Экспериментальные исследования подтверждают теоретические расчеты, из графика на рисунке 4 видно, что минимальная магнитная сила, при которой возможно осуществить процесс сепарации, равна 3·10-6Н, а увеличение магнитной силы приводит к улучшению качества очистки. Таким образом, расхождение экспериментально определенного минимального значения магнитной силы (3·10-6Н), при котором процесс сепарации возможен, и теоретически рассчитанного значения минимальной магнитной силы (2,75·10-6Н), составляет 9,1%.

Зависимость чистоты Ч и засоренности З очищенного материала от магнитной силы F при различной засоренности исходного материала


Рисунок 5. — засоренность исходного материала.

На рисунке 5 представлена зависимость чистоты очищенного материала от величины магнитной силы при различной засоренности исходного материала. Из графика видно, что чистота имеет прямую зависимость от магнитной силы. При максимальной магнитной силе в 5,9·10-6 Н процесс очистки позволил снизить содержание сорняков в очищенном материале с 38460 шт./кг до ноля, при исходной засоренности 96150 шт./кг количество сорняков снизилось до 3654 шт./кг, при исходной засоренности 192300 шт./кг после пропуска через очистку засоренность снизилась до 23845 шт./кг. Таким образом, нормы посевного стандарта, которые требуют полного выделения семян повилики выполняются при очистке исходного материала засоренностью менее 38460 шт./кг. Однако линейный характер кривых показывает, что с увеличением магнитной силы, действующей на семена сорняков более 5,9·10-6Н, можно добиться полного выделения сорняков при засоренности более 38460 шт./кг.

Таким образом, для качественной очистки материала, засоренностью до 2%, магнитная сила должна быть 5,9·10-6Н, что соответствует току индуктора 21А, а для качественной очистки более засоренного исходного материала, величину магнитной силы следует увеличивать до величины более 5,9·10-6Н. Таким образом, подтверждаются теоретические расчеты, что оптимальная для сепарации величина магнитной силы лежит в интервале 3,4·10-6÷8·10-6Н, что соответствует току индуктора 16÷25А.

Влияние удельной загрузки на процесс сепарации

Исследование влияния удельной загрузки на процесс пневмомагнитной сепарации проводилось согласно методике раздела 3.5.2 диссертационной работы. Результаты исследования представлены на рисунках 6 и 7.

На графике (рисунок 6) представлена зависимость эффекта очистки от загрузки при различной засоренности (средняя скорость воздушного потока 4,9м/с, магнитная сила 5,9·10-6Н). Как видно из графика эффект очистки при загрузке до 5,56 кг/м2с и засоренности 2% имеет значение, равное 100%, что удовлетворяет требованиям посевного стандарта, исключающего наличие семян повилики в семенах клевера. Увеличение загрузки свыше 5,56 кг/м2с снижает эффект очистки. При засоренности 5% полное выделение семян сорняков происходит только при удельной загрузке менее 2,78 кг/м2с, увеличение удельной загрузки до 5,56 кг/м2с приводит к снижению эффекта очистки до 97,37%, увеличение удельной загрузки до 8,34 кг/м2с приводит к снижению эффекта очистки до 93,22%. При засоренности 10% полного выделения семян сорняков не происходит, при этом при удельной загрузке 2,78 кг/м2с эффект очистки составил 92,67%, а чистота материала после очистки 99,19%.

Зависимость эффекта очистки η от удельной загрузки Q при засоренности исходного материала 2%, 5%, 10%


Рисунок 6. – засоренность исходного материала.

Снижение эффекта очистки объясняется тем, что с увеличением удельной загрузки увеличивается толщина слоя материала, поступающего в рабочий канал. Семенам сорняков приходится проходить через плотный слой семян основной культуры, следовательно, ухудшаются условия выделения частиц примеси, находящихся в нижних слоях семенной струи, в тоже время с увеличением загрузки увеличивается взаимодействие семян, что приводит к снижению эффекта очистки.

Зависимость чистоты Ч и засоренности З очищенного материала от удельной загрузки Q при различной засоренности исходного материала


Рисунок 7. —  засоренность исходного материала.

На рисунке 7 представлена зависимость чистоты очищенного материала от удельной загрузки при различной засоренности. Из графика видно, что при удельной загрузке 2,78 кг/м2с полное выделение повилики происходит при очистке семян клевера исходной засоренностью 96150 шт./кг, а очистка исходного материала засоренностью 192300 шт./кг снизила засоренность до 15576 шт./кг. При удельной загрузке 5,56 кг/м2с полное выделение примесей происходит при исходной засоренности 38460 шт./кг. При удельной загрузке 8,34 кг/м2с полное выделение примесей не происходит.

Проанализировав зависимости представленные на рисунках 6 и 7, можно заключить, что при засоренности исходного материала менее 2% оптимальной следует считать удельную загрузку до 5,56 кг/м2с, при этом достигается полное удаление семян повилики. Такая величина удельной загрузки позволит проектировать пневмомагнитные сепараторы, производительностью несколько тон в час, что значительно превосходит производительность магнитных очисток барабанного типа, производительность которых при очистке клевера не превышает 500 кг/ч.

Влияние засоренности исходного материала на качество сепарации

Исследование влияния засоренности исходного материала на процесс пневмомагнитной сепарации проводилось согласно методике раздела 3.5.4. диссертационной работы. Результаты исследования представлены на рисунках 8 и 9.

Исследования проводились при средней скорости воздушного потока 4,9 м/с, удельной загрузке 5,56 кг/м2с, магнитной силе 5,9·10-6Н, и показали, что на процесс пневмомагнитной сепарации значительное влияние оказывает засоренность исходного материала. Из графика на рисунке 8 видно, что эффект очистки равен 100% при засоренности до 2%. При засоренности 5% эффект очистки равен 97,5%, при этом очищаемый материал удалось довести до чистоты 99,87%. При засоренности 10% эффект очистки равен 90,12%, чистота материала после очистки 98,92%.

Зависимость эффекта очистки η и чистоты очищенного материала Ч от засоренности исходного материала З


Рисунок 8.

Анализируя приведенные цифры можно сделать вывод, что повышение засоренности исходного материала более 2% приводит к резкому снижению качества очистки. То есть, требования посевного стандарта, исключающего наличие повилики в семенах клевера, достигаются только при очистке семян клевера, исходная засоренность которого не превышает 2%.

Уменьшение эффекта очистки и чистоты очищенного материала с увеличением исходной засоренности материала объясняется тем, что рабочему органу сепаратора приходится выделять и транспортировать большее количество отходов. Одновременно с этим при большой засоренности семена сорняков, находящиеся в рабочем канале, под действием магнитного поля начинают взаимодействовать, притягиваясь друг к другу – это взаимодействие уменьшает качество очистки.

По агротехническим требованиям семенной ворох, поступающий на магнитную очистку, должен иметь засоренность не более 5%, при этом большая часть засорителей представляет собой органические примеси, а также щуплые и битые семена основной культуры, при этом засоренность семенами карантинных сорняков не превышает 1%. После очистки исходного материала на магнитной очистке допускаются потери семян основной культуры в отход до 5%.

Таким образом, можно сделать вывод, что при засоренности исходного материала не более 2%, удельной загрузке до 5,56 кг/м2с, силе магнитного поля  5,9·10-6Н и скорости воздушного потока 4,9÷5,2 м/с эффект очистки достигает 100%, то есть происходит полное выделение семян повилики, что удовлетворяет требованиям посевного стандарта на семена клевера. Более того, исследования показывают, что применение пневмомагнитной очистки позволяет полностью исключить потери полноценных семян в отходы, в то время как на современных магнитных очистках потери составляют до 4,5%.

Определение предельных значений соотношения скорости воздушного потока и тока индуктора

Результаты исследований по определению возможности осуществления процесса сепарации при различном сочетании таких конструктивно-технологических параметров, как магнитная сила и средняя скорость воздушного потока, представлены на рисунке 9. Из-за ограничений технических возможностей экспериментальной установки исследовать характер протекания процесса сепарации при магнитной силе более 5,9·10-6Н не представлялось возможным.

Теоретические расчеты показывают, что оптимальное значение магнитной силы при осуществлении процесса сепарации лежит в интервале от 3,4·10-6Н до 8·10-6Н. Чем больше магнитная сила, тем меньшая скорость воздушного потока требуется для осуществления процесса сепарации, а при магнитной силе 8·10-6Н процесс сепарации становится возможным без воздушного потока.

Экспериментальные исследования подтверждают теоретические и показывают, что процесс сепарации возможен только когда соотношение средней скорости воздушного потока и магнитной силы лежит в области В (рисунок 9). Если соотношение параметров F и V лежит в области А, то процесс сепарации не возможен. Если соотношение параметров F и V лежит в области С, то процесс сепарации идет с потерями семян основной культуры в отход, так как скорость воздушного потока 5,2 м/с равна нижней границе диапазона скоростей витания семян основной культуры.

Зависимость соотношения предельных значений магнитной силы F и скорости воздушного потока V


Рисунок 9.

На рисунке 9 теоретическая кривая предельных значений средней скорости воздушного потока и магнитной силы изображена пунктирной линией, а экспериментальная сплошной. Среднее относительное расхождение экспериментальных и расчетных значений составляет 8,67%, а максимальное расхождение 38,6%. Расхождение теоретической и экспериментальной кривой объясняется допущениями, принятыми в теоретических расчетах. А именно, принятые допущения не учитывали: неравномерность воздушного потока по сечению канала, неравномерность покрытия семян магнитным порошком, взаимодействие частиц друг с другом.

Влияние процесса пневмомагнитной сепарации на посевные качества семян

Исследование влияния процесса пневмомагнитной сепарации на посевные качества семян клевера красного проводилось согласно методике раздела 3.6. диссертационной работы.

Исследования проводили на культуре клевер красный сорта «Макаровский местный» урожая 2002 года. Перед проведением опытов приготовляли восемь навесок семян по 100 штук в каждой, четыре навески с семенами, прошедшими пневмомагнитную очистку и четыре навески контрольного образца с семенами, не подвергавшимися пневмомагнитной очистке. Проводили предварительное охлаждение семян в течение 3 дней при температуре 5÷100С. Далее производили посев, энергию прорастания определяли по количеству проросших семян на 5 день после посева, всхожесть семян на 7 день. Результаты исследования представлены в таблице 3.

Анализируя данные таблицы 3 можно сказать, что процесс сепарации повысил посевные качества семян клевера красного. После обработки семян на пневмомагнитной очистке, их всхожесть возросла на 3,5%, энергия прорастания возросла на 4,5%. Полученные результаты совпадают с исследованиями Гладкова Н.Г., по данным которого очистка семян на магнитной очистке повышает всхожесть семян на 2,6÷6%. Повышение посевных качеств семян объясняется тем, что в процессе очистки были частично удалены щуплые, неполноценные семена основной культуры, и вместе с тем, по данным литературных источников, примесь магнитного порошка в очищенных семенах препятствует развитию микроорганизмов, паразитирующих на семенах.

Таблица 3. Посевные качества семян клевера красного

номер опыта контрольный образец после пневмомагнитной очистки
энергия проростания, % всхожесть, % энергия проростания, % всхожесть, %
1 61 70 62 71
2 62 67 70 80
3 61 69 58 65
4 47 61 59 65
среднее 57,75 66,75 62,25 70,25

Выводы:

Анализ результатов экспериментальных исследований процесса сепарации, на примере очистки семян клевера красного от повилики, позволяет сделать следующие выводы:

1. Доказана эффективность применения пневмомагнитного способа сепарации при очистке семян клевера от повилики. Пневмомагнитный способ сепарации позволяет полностью выделить из семян клевера семена карантинного засорителя повилики.

2. Доказана адекватность разработанной математической модели движения частицы в процессе пневмомагнитной сепарации реальному процессу сепарации. Среднее относительное расхождение теоретических расчетов и экспериментальных данных по определению предельных соотношений магнитной силы и скорости воздушного потока, составляет 8,67%.

3. Процесс сепарации семян клевера красного и повилики в значительной степени зависит от скорости воздушного потока и возможен при средней скорости воздушного потока более 2,2 м/с. С повышением средней скорости воздушного потока эффект очистки увеличивается. Максимальный эффект очистки достигается при скорости воздушного потока 4,9÷5,2 м/с, что соответствует 95÷100% от нижней границы диапазона скоростей витания семян основной культуры. При засоренности 2% максимальный эффект очистки равен 100%. При засоренности 5% максимальный эффект очистки равен 98,86%, чистота очищенного материала составила 99,94%. При засоренности 10% максимальный эффект очистки 91,46%, чистота очищенного материала 98,97%.

Расхождение теоретически рассчитанной минимальной скорости воздушного потока, при которой возможен процесс сепарации и экспериментальных данных составляет 22,6%.

4. Засоренность материала влияет на эффект очистки, но никак не влияет на потери полноценных семян в отход. При средней скорости воздушного потока до 5,2 м/с потери отсутствуют, при скорости 5,4 м/с потери не превышают 1%. Увеличение средней скорости воздушного потока более 5,6 м/с приводит к увеличению потерь до 10%, что в 2 раза превышает допустимые агротехническими требованиями 5%. Поэтому увеличение скорости воздушного потока более 5,4 м/с нецелесообразно.

5. Минимальное значение магнитной силы, при которой возможно осуществить процесс сепарации, равен 3·10-6Н. Увеличение магнитной силы приводит к улучшению качества очистки. Для качественной очистки материала засоренностью до 2% магнитная сила должна быть 5,9·10-6Н, а для качественной очистки более засоренного исходного материала, величину магнитной силы следует увеличивать до величины более 5,9·10-6Н.

Расхождение теоретических расчетов и экспериментальных данных по определению минимального значения магнитной силы, при котором процесс сепарации возможен, составляет 9,1%.

6. Эффект очистки при удельной загрузке до 5,56 кг/м2с и засоренности 2% имеет значение равное 100%. Увеличение загрузки свыше 5,56 кг/м2с или засоренности более 2% снижает эффект очистки. При засоренности 5% полное выделение семян сорняков происходит только при удельной загрузке менее 2,78 кг/м2с, увеличение удельной загрузки до 5,56 кг/м2с приводит к снижению эффекта очистки до 97,37%, увеличение удельной загрузки до 8,34 кг/м2с приводит к снижению эффекта очистки до 93,22%. При засоренности 10% полного выделения семян сорняков не происходит, при этом при удельной загрузке 2,78 кг/м2с эффект очистки составил 92,67%, а чистота материала после очистки 99,19%.

7. После пневмомагнитной очистки семян клевера красного их всхожесть повысилась на 3,5% , а энергия прорастания на 4,5%.

Таким образом, пневмомагнитный способ сепарации отвечает агротехническим требованиям на магнитную очистку семян трав и позволяет получить семена, соответствующие нормам посевного стандарта ГОСТ 19450—93. Он обеспечивает разделение исходного материала на две фракции: основную культуру и отход, при этом он позволяет полностью очистить клевер, засоренный 2% семенами повилики, что удовлетворяет требованиям ГОСТа.

(Размещение информации согласована с автором статьи: Козловым Вячеславом Геннадьевичем.)

Возврат к списку