Методические указания к лабораторно-практическому занятию “Расчет технологических параметров барабанного электросепаратора семян с полем коронного разряда”

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра электрификации и автоматизации сельского хозяйства

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторно-практическому занятию

“Расчет технологических параметров барабанного электросепаратора семян с полем коронного разряда”

для студентов специальности

311400 - электрификация и автоматизация сельского хозяйства

Новосибирск 2002

1. ОЧИСТКА И СОРТИРОВКА СЕМЯН В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЯХ

Устройства, предназначенные для разделения сыпучих смесей в электрических полях, называются электрическими сепараторами. Их квалифицируют по виду электрического поля - электростатические, коронные, с переменным полем и комбинированные; по конструкции - камерные, барабанные, транспортные, решетные (типа “Горка” и др.).

Современные зерноочистительные и сортировальные машины разделяют семена по механическим признакам - размерам, форме, плотности, парусности и др., но не могут разделить семена близкие по внешним признакам. Электрозерновые машины производят разделения семян по электрическим свойствам - электрической проводимости, диэлектрической проницаемости, заряду частиц и др. Совокупность свойств, по которым разделяются семена, называют признаком делимости.

Коронный барабанный сепаратор. Рассмотрим зерноочистительную машину на примере коронного барабанного сепаратора. Семена из загрузочного бункера 3 (рис.1) поступают на поверхность вращающего барабана 6 и оказываются в поле коронного разряда, где происходит их комбинированная зарядка (ионная зарядка + заряд от барабана). Так как проводимость семян невелика, то семена получают заряд того же знака, что и потенциал коронирующего электрода.

 Рис. 1. Схема барабанного электросепаратора:

1- приемный бункер; 2- щетка; 3- загрузочный бункер; 4- семя; 5-коронирующие электроды;  6- барабан.

На частицу, находящуюся на барабане в поле коронного разряда, действуют четыре силы (рис.1): сила поля F₁; сила зеркального отображения (сила взаимодействия заряженной частицы с электродом) F₂; сила тяжести F₃ и центробежная сила F₄. Значение силы, удерживающей частицу на барабане, зависит от соотношения между  скоростью зарядки и скоростью разрядки, определяющей остаточный заряд частицы. Если этот заряд очень мал, то частица, находясь еще в зоне АВ коронного, разряда, под влиянием центробежной силы оторвется от барабана и попадет в класс 1...2. Выйдя из зоны АВ коронного разряда, частица продолжает разряжаться без притока новых объемных зарядов. При этом заряд ее, а следовате6льно, и электрические силы уменьшаются.

Если заряд частицы достаточен для удержания ее на поверхности барабана в зоне АВ, то могут быть два случая отрыва ее от поверхности барабана:

1. Если электрическая сила будет меньше механических сил (центробежной F₄ и составляющей силы тяжести F₃ ^/), то частица оторвется от барабана и попадает в 3...6 классы;

2. Если электрические силы, удерживающие частицу, во всех точках барабана окажутся больше механических, то частица будет участвовать во вращательном движении барабана и сметаться щеткой в класс 7...8.

Таким образом, процесс разделения частиц регулируется соотношением действующих на них механических и электрических сил. Заряд зерна, имеющего форму эллипсоида, расположенного длиной осью поперек поля, определяется

                         ,                       (1)

где: Е - напряженность поля, В/м; а - длина зерна, м; b - ширина зерна, м; К_ф - безразмерный коэффициент формы, зависящий от диэлектрической проницаемости зерна e и его коэффициента сферичности K=b/a(рис.2); m - показатель разрядки, зависящий от сопротивления частицы R_ч, емкости частицы С_ч, концентрации ионов и их подвижности.

K_ф

0            0,1           0,2           0,3           0,4            0,5           0,6           0,7           0,8      K

Рис. 2.Диэлектрический коэффициент формы

Коэффициент m показывает какая часть заряда удерживает при  нахождении ее на осадительном электроде

m= 0,358+0,325 lg b_к R_ч С_ч ,                               (2)

где: R_ч- сопротивление частицы определяется по графику (рис. 3); С_ч = 14а² - емкость частицы, пФ; b_к - параметр короны, характеризующий скорость зарядки, определяется произведением подвижности ионов на их концентрацию (рис. 4).

8             10           12           14            16           18           20           22           24   W%

Рис. 3. Сопротивление зерна в функции  влажности:

1 - пшеница твердая; 2 - пшеница мягкая; 3 - рожь; 4 - овсюг; 5 - овес “Победа”; 6 - овес “Орел”.

0              24              30             36              42              48             54            60 E ×10⁴ B/м

Рис. 4. Параметр короны   b_к

Кулоновская сила поля, прижимающая частицу к электроду