در مطالعات منیوچی و فیری^۱ بر روی سرند ورمی­کمپوست و جداسازی کرم از طریق سرند دوار مکانیکی، مشخصات دستگاه سرند عبارت از اندازه مش­ها mm4، طول دستگاه mm2500 و قطر استوانه چرخنده cm90 می­باشد. شرایط آزمایش برای این دستگاه بدین صورت بود که رطوبت توده کرم و کود بین ۴۰-۶۰ درصد، سرعت استوانه rpm70-30 و ظرفیت دستگاه m³/h 1.3 بوده است. راندمان دستگاه ۹۵-۸۰ درصد بدست آمد. مواد تشکیل دهنده ورمی­کمپوست در این مطالعه از خمیر ذرت، کود گاوی و کاغذ بازیافتی تشکیل شده بود. قطر متوسط ذرات ورمی­کمپوست ۳۰۰-۵۰۰ میکرومتر و وزن متوسط کرم بین mg200-250 بود. (شکل ۲-۱۱)

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

در مطالعات صورت گرفته در انواع روش­های جداسازی کرم از کود ورمی­کمپوست، مهم­ترین عامل برای انتخاب جداسازی، برگرفته از نیاز تولیدکننده می­باشد. در روش­های بیولوژیک با توجه به سادگی روش می­توان گفت هزینه کارگری و مدت زمان تولید محصول و عرضه آن به بازار افزایش می­یابد. در روش غیربیولوژیک سرند دوار علاوه بر جداسازی می­توان ورمی­کمپوست را درجه­بندی نیز نمود.
با توجه به شکل ۲-۱۱ دستگاه ساخته شده توسط موسیدا مرسی و همکاران، حرکت در دستگاه سرند دوار مستقیما از موتور به شفت دستگاه انتقال داده شده و باعث چرخش سیلندر مشبک می­ شود. این گونه انتقال حرکت به نظر می­رسد که مخصوصا در آغاز کار سرند، فشار زیادی را به موتور وارد می ­آورد و همچنین ممکن است به­ واسطه گشتاور بالا باعث برش شفت شود در حالی که اگر انتقال حرکت از کنار و به صورت اصطکاکی باشد فشار کمتری به موتور وارد آمده و همچنین نیازی به نصب گیربکس نمی ­باشد.
در سایر مطالعات صورت گرفته در مورد سرند دوار هیچ­گونه صحبتی از شیب دستگاه به میان نیامده است. در حالی که به نظر می ­آید اگر شیب جزو یکی از پارامترها لحاظ شود در حقیقت می­توان زمان انجام سرند را افزایش و یا کاهش داد در نتیجه اعمال شیب باعث افزایش راندمان و بهبود کیفیت سرند ورمی­کمپوست می­ شود. در شکل ۲-۱۱ همانطور که مشاهده می­ شود سیلندر دستگاه موسیدا مرسی و همکاران تنها از یک استوانه و با مش­های ۴ میلی­متر ساخته شده است. هنگام اعمال بارگذاری اگر دهانه ورودی تا حدودی مسدود نشود موجب می­ شود که ورمی­کمپوست به بیرون دستگاه پرتاب شود و حالت قیف بودن خروجی دستگاه برای خروج کم تنش
۱ -Musaida Mercy Manyuchi and Anthony Phiri 2013
کرم و کلوخه امری ضروری به نظر می­رسد. انتخاب مش­های گوناگون به گمانی موجب بهبود راندمان می­ شود و همچنین فشار کمتری به الکتروموتور وارد می­ کند
شکل ۲- ۱۱ سرند مورد تحقیق موسیدا مرسی و همکاران
فصل سوم………………….. مواد و روش­ها ……….۲۴-۳۶
ورمی­کمپوست از نظر مواد غذایی از کود دامی برتر است، همچنین عاری از علف هرز می­باشد و به دلیل خاصیت هوموسی باعث افزایش ظرفیت نگهداری آب در خاک و همچنین احیای خاک می­ شود و چون ارگانیک است از کودهای شیمیایی ارجح­تر می­باشد. در تولید ورمی­کمپوست سرند یا به عبارتی درجه­­بندی ورمی­کمپوست یکی از معضلات برای تولیدکنندگان به شمار می ­آید. در سرند مکانیکی دوار سعی بر آن شده است که علاوه بر درجه­­بندی ورمی­کمپوست، جداسازی کرم از کود ورمی­کمپوست نیز انجام بپذیرد. برای درجه­بندی از انواع اشکال گوناگون در منافذ توری استفاده می­ شود. سرعت دورانی دستگاه یکی از پارامترهای مهم می­باشد به طوری­ که در کیفیت نهایی ورمی­کمپوست و همچنین جداسازی کرم موثر است. شیب دستگاه یکی از پارامترهای مهم و تاثیرگذار در راندمان دستگاه می­باشد. از دیگر پارامترها می­توان به رطوبت محصول توجه داشت. این پارامتر اگر زیاد باشد کود به صورت گرانوله و بی­کیفیت می­ شود و همچنین بر روی راندمان دستگاه جداسازی کرم از کود تاثیر به ­سزایی دارد. در این بخش به چگونگی تولید بستری ورمی­کمپوست، طراحی، ساخت و ارزیابی یک سرند دوار برای جداسازی ورمی­کمپوست و همچنین نحوه انجام آزمایشات پرداخته شده است.
۳-۱ چگونگی تشکیل بستر و کود ورمی­کمپوست
در این تحقیق، هم­زمان با انجام مرور بر منابع و همچنین طراحی و ساخت دستگاه با توجه به اینکه جهت ارزیابی دستگاه نیاز به توده آماده جداسازی مرکب از ورمی­کمپوست، کوکون، کرم و مواد زائد می­باشد بنابراین برای تولید ورمی­کمپوست، فارم کوچکی در قالب بستری در محل کارگاه گروه مکانیک بیوسیستم راه­­اندازی گردیده است (شکل ۳-۱). در ابتدا برای سهولت مصرف کود دامی برای کرم کود دامی را الک نموده و سپس کود شستشو داده می­ شود. بستر با Ec بالا موجب آسیب جدی به کرم می­ شود و همچنین تولید را کاهش می­دهد بنابراین در ابتدا می­بایست کود دامی پوسیده را شستشو داد تا از شوری کود کاسته شود. زمانی که شستشوی کود دامی به اتمام رسید این کود به عرض ۷۰ سانتی­متر، ارتفاع ۳۰ سانتی­متر و به طول دلخواه پخش شده است و در این زمان می­بایست کود را آب داده تا رطوبت کود تا حدودی از رطوبت جعبه کرم با بستر بیشتر باشد. کرم با بستر ۱ تا ۳ روز آب و مواد غذایی داده نمی­ شود تا به اصطلاحی شرایط محیطی کرم نامناسب شود. از آنجا که کرم­ها موجوداتی آب دوست می­باشند بنابراین به کود دامی که همان بستر اصلی است قبل از اضافه کردن جعبه کرم با بستر، شیاری تشکیل داده شده است و به بستر اصلی آب داده می­ شود تا رطوبت بستر اصلی از بستر خود کرم بیشتر شود و نقل مکان کرم سریع­تر صورت بگیرد.
زمانی که شرایط بستر برای کرم­ها ایده­آل شد به ازای هر ۱ متر مربع یک جعبه کرم با بستر به بستر اصلی اضافه شد. زمانی که بستر آماده شد و کرم داخل بستر رفت می­بایست با توجه به شرایط بستر شرایط رطوبتی بستر را تامین کرد و اگر مواد غذایی کاهش یافت می­بایست کود دامی و دیگر مواد زائد آلی به بستر تغذیه نمود. بسته به تراکم کرم، مدت زمان تولید ورمی­کمپوست ۲ الی ۶ ماه می­باشد. (در صورتی که شرایط بستر مهیا باشد)
فرایند تولید بستری ورمی­کمپوست واقع درکارگاه مکانیک بیوسیستم دانشگاه ارومیه ۹ ماه به طول انجامید.
زمانی که کود دامی از قسمت هاضمه کرم عبور کند رنگ آن قهوه­ای تیره می­ شود و همچنین شکل ورمی­کمپوست نیز شبیه به تفاله­های چای می­ شود و هنگامی که به ورمی­کمپوست آب داده شود در بستر، این آب جاری می­ شود و تا حدودی جذب نمی­ شود در نتیجه در این زمان می­بایست برداشت ورمی­کمپوست انجام داده شود. ( شکل۳-۲)
شکل ۳-۱ بستر کود ورمی­کمپوست واقع در کارگاه مکانیک بیوسیستم دانشگاه ارومیه ، تشکیل شده از کود دامی به ارتفاع ۳۰ سانتیمتر و عرض ۷۰ سانتیمتر
شکل ۳-۲ ورمی­کمپوست آماده برای سرند در کارگاه گروه مکانیک بیوسیستم دانشگاه ارومیه
۳-۲ ساخت دستگاه
مهم­ترین بخش در هر دستگاهی از نظر تحمل بارهای مکانیکی، شاسی آن می­باشد. شاسی دستگاه تا آنجا که مقدور بود سبک در نظر گرفته شده است تا علاوه بر صرفه_­جویی اقتصادی، حمل و نقل آن آسان­تر صورت بگیرد در حالی که وزن قطعات و توده مواد داخل سرند را تحمل کند. (شکل ۳-۳)
شکل ۳-۳ شاسی طراحی شده دستگاه ورمی­کمپوست، در محیط نرم افزار کتیا
شکل ۳-۴ شاسی ساخته شده با بهره گرفتن از پروفیل ۲*۲
طرح شاسی و ساخت آن با بهره گرفتن از پروفیل ۲*۲ صورت گرفته و به روش جوشکاری ساخته شده است. (شکل ۳-۴)
سرند دوار همانطور که از اسم آن مشخص می­باشد استوانه­ای است که حول یک محور می­چرخد. دلیل انتخاب استوانه برای جلوگیری از ارتعاشات دستگاه بوده است و در بین اجسام سه بعدی جسم متقارنی که بتواند حول یک محور چرخش یکنواخت­تری داشته باشد استوانه است. محور دستگاه در حقیقت شاسی برای استوانه دستگاه سرند دوار می­باشد و چون وزن زیادی را می­بایست تحمل کند بایستی در ضخامت و جنس آن دقت شود. شفت دستگاه با قطر cm5 و ازجنس فولاد انتخاب شده است و میل گردهایی با زاویه ۱۲۰ درجه در ابتدا، وسط و انتهای دستگاه تعبیه شده تا از خمش احتمالی شفت و توری در استوانه دوار جلوگیری به عمل آید و همچنین اسکلت مستقلی برای قرار­گیری الک­ها تعبیه شده است که نحوه قرارگیری آن ابتدا، وسط و انتهای دستگاه بوده است. (شکل ۳-۵)
شکل ۳-۵ نمایی از شفت و نحوه قرارگیری میل گرد­ها در محیط نرم افزار کتیا
استوانه دستگاه نیز از ۲ عدد قیف از جنس ورق گالوانیزه در دو انتها با ضخامت mm0.65 و ۴ توری هر یک به قطر ۲، ۴، ۶ و ۸ میلی­متر تشکیل شده است. دو توری هر یک به قطر سوراخ­های ۶ و ۸ میلی­متر به قطر ۴۰ سانتی­متر و طول ۱ متر بر روی شفت تعبیه شده است و بیشترین مرحله جداسازی کرم در این دو توری انجام می­ شود. جنس توری­ها از پلاستیک می­باشد تا آسیبی به کرم­ها وارد نشود و وزن دستگاه نیز افزایش داده نشود. دو توری دیگر به قطرهای ۲ و ۴ میلی­متر هر یک به قطر ۶۰ سانتی­متر و طول ۱ متر برای بهره­وری بیشتر در کیفیت درجه­بندی سرند بر روی شفت قرار گرفته است و جنس آن از ورق گالوانیزه می­باشد. (شکل ۳-۶)
در استفاده از توری سعی بر آن شد که با توجه به نیاز بازار مصرف، ابعاد انتخاب شود و با علم به اینکه درجه سرند در مصارف گلخانه­ای ۴ می­باشد (یعنی ورمی­کمپوست باید از الک با سوراخ mm4 سرند شود) و در گل­فروشی­ها ۲ می­باشد بنابراین از توری با قطر ۲ و ۴ در دستگاه استفاده شده است. به دلیل این­که ورمی­کمپوست دارای رطوبت می­باشد و وسایل آهنی نیز در برابر رطوبت زنگ می­زند و عمر دستگاه را کاهش می­دهد توری و قیف­ها از جنس گالوانیزه انتخاب و همچنین شفت دستگاه و شاسی با ضد زنگ، رنگ­­آمیزی شده است. مش­های توری از جمله نکات بسیار مهم در انتخاب توری می­باشد چرا که کرم با توری تماس دارد بنابراین لبه­های توری نبایستی تیز و برنده باشد.
قیف در ورودی و خروجی تعبیه شده است، قیف برای جلوگیری از اتلاف و ریزش کود به کار گرفته شده است بنابراین قیف ورودی دارای دهانه کوچکتر نسبت به قیف خروجی است تا هنگامی که ورمی­کمپوست به همراه کرم وارد دستگاه شد به داخل دستگاه برود و به بیرون پرتاب نشود اما قیف خروجی دارای دهانه نسبتا بزرگتری می­باشد به دلیل این که به کرم و کلوخه این اجازه را بدهد تا به آرامی و در یک خط ممتد از دستگاه خارج شود و به کرم آسیب کمتری برسد. (شکل ۳-۶)
شکل ۳-۶ نحوه قرارگیری توری و قیف­های ورودی و خروجی
شکل ۳-۷ نمای کلی دستگاه
شکل ۳-۸ نمای کلی دستگاه ساخته شده در دانشگاه ارومیه گروه مکانیک بیوسیستم
ابعاد قیف ورودی ۵۰ و۶۰ سانتی­متر و به ارتفاع ۳۰ سانتی­متر و قیف خروجی ۶۰ و ۶۵ سانتی­متر و به ارتفاع ۳۰ سانتی­متر در نظر گرفته شد.
۳-۲-۱ مکانیزم عملکرد دستگاه
بدیهی است که ساختن دستگاه بایستی توجیه اقتصادی نیز داشته باشد در نتیجه برای اقتصادی­تر نمودن دستگاه در قیف خروجی شیاری تعبیه شد تا چرخ محرک موتور بتواند در داخل این شیار به حرکت در­آید در نتیجه حرکت توسط اصطکاک مابین قیف و چرخ محرک صورت می­گیرد. (شکل ۳-۱۰ و ۳-۹)
شکل ۳-۹ نحوه قرارگیری موتور بر روی شاسی
شکل ۳-۱۰ نحوه قرارگیری موتور بر روی شاسی ساخته شده
الکتروموتور دستگاه دارای توان ۱ اسب بخار و سرعت rpm1440 می­باشد در نتیجه برای به دست آوردن سرعت محیطی دلخواه در سیلندر دوار می­بایست قطر چرخ محرک متصل به الکتروموتور را تغییر داد. چنانچه دور ورودی یا همان دور متصل به شفت الکتروموتور ، دور خروجی یا دور سیلندر دوار ، قطر ورودی یا قطر چرخ محرک متصل به شفت الکتروموتور باشد و همچنین قطر خروجی یا قطر سیلندر دوار که قسمت متحرک دستگاه می­باشد دارای مقدار ثابت برابر با ۶۵ = باشد از طریق رابطه ۳-۱ قطر چرخ محرک به­دست می ­آید.
رابطه ۳-۱
۳-۲-۱-۱ تخمین توان مورد نیاز موتور:
جهت راه ­اندازی سرند از یک الکتروموتور تک فاز استفاده گردیده است. با توجه به اینکه بیشتر فشار وارده بر موتور صرف راه ­اندازی سیلندر مشبک می­ شود، گشتاور لازم جهت راه ­اندازی محاسبه گردیده است. بر این اساس ممان اینرسی استوانه با در نظر گرفتن جرم هندسه آن به قرار زیر می­باشد.
رابطه ۳-۲
j=0.5*mr²
j=0.5*40*0.3²= 1.8(kgm²)
از طرفی شتاب زاویه ای لازم جهت راه ­اندازی استوانه را با در نظر گرفتن حداکثر سرعت استوانه و مدت زمان شتاب­گیری آن می­توان به صورت رابطه ۳-۳ محاسبه کرد.
رابطه ۳-۳
α== = ()
بر این اساس می­توان گشتاور اینرسی جهت راه ­اندازی استوانه را پیش ­بینی کرد.
رابطه ۳-۴
M=j* α = ۳.۷۶۸(Nm)
نهایتا توان موتور می­توان به صورت رابطه ۳-۵ محاسبه کرد.
رابطه ۳-۵
P=Tω = ۳.۷۶۸*۱۴۰۰*۲π/۶۰= ۵۳۴.۶ (W)= 0.7 hp