Teza Doctorat Geafir (Bracacescu) [PDF]

Zitiervorschau

Universitatea TRANSILVANIA din Braşov Facultatea de Alimentaţie şi Turism

Ing. GEAFIR (BRĂCĂCESCU) Gh. Carmen

CERCETĂRI TEORETICE ŞI EXPERIMENTALE PRIVIND OPTIMIZAREA PROCESELOR DE LUCRU ALE SEPARATOARELOR GRAVIMETRICE PENTRU IMPURITĂŢILE DIN SEMINŢELE DE CEREALE / THEORETICAL AND EXPERIMENTAL RESEARCHES REGARDING THE OPTIMIZATION OF WORKING PROCESSES OF GRAVIMETRICAL SEPARATORS AIMED AT CEREALS IMPURITIES Rezumatul tezei de doctorat Summary of PhD Thesis

Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. POPESCU Simion

Braşov 2011 1

MINISTERUL EDUCAŢIEI, CERCETĂRII, TINERETULUI ŞI SPORTULUI UNIVERSITATEA „TRANSILVANIA” DIN BRAŞOV, 500038 Braşov, B-dul Eroilor nr. 29, Tel./Fax: +40-0268-413000

Către_________________________________________ Vă aducem la cunoştinţă că în ziua de marţi, 12.06.2011, ora 12:00 în sala RP6 (amfiteatru corp R) la Facultatea de Alimentaţie şi Turism, va avea loc susţinerea publică a tezei de doctorat intitulată Cercetări teoretice şi experimentale privind optimizarea proceselor de lucru ale separatoarelor gravimetrice pentru impurităţile din seminţele de cereale, elaborată de ing. Geafir Gh. Carmen (căs. Brăcăcescu) în vederea obţinerii titlului ştiinţific de Doctor în domeniul fundamental Ştiinţe Inginereşti, domeniul Inginerie Mecanică, cu următoarea comisie, numită prin ordinul Rectorului Universităţii „Transilvania” din Braşov, nr. 4612/02.06.2011

PREŞEDINTE:

- Prof.univ.dr.ing. Romulus GRUIA DECAN – Facultatea de Alimentaţie şi Turism Universitatea „Transilvania” din Braşov

CONDUCĂTOR ŞTIINŢIFIC:

- Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU Universitatea „Transilvania” din Braşov

REFERENŢI:

- Prof.univ.dr.ing. Ioan ŢENU Universitatea de Ştiinţe Agricole şi Medicină Veterinară „Ion Ionescu de la Brad” din Iaşi - Cercet.şt.pr.I, dr.ing. Mihai Nicolescu Academia de Ştiinţe Agricole şi Silvice „Gh. Ionescu Siseşti”, Bucureşti - Prof.univ.dr.ing. Nicolae ŢANE Universitatea „Transilvania” din Braşov

În acest scop vă trimitem alăturat rezumatul tezei de doctorat şi vă invităm să luaţi parte la şedinţa publică de susţinere a tezei de doctorat.

În cazul în care doriţi să faceţi aprecieri sau observaţii asupra conţinutului lucrării, vă rugăm să le transmiteţi pe adresa Departamentului de Doctorat al Universităţii sau prin email:[email protected] şi [email protected].

2

REZUMAT Pentru creşterea eficienţei separării şi eliminării impurităţilor din masa de cereale cu separatoare vibratoare gravimetrice (care realizează separarea pe principiul diferenţei de masă specifică), acestea se cuplează la o instalaţie de aspiraţie cu ventilator (care realizează separarea pe principiul aerodinamic). Cercetarea teoretică a comportării separatorului gravimetric se face prin modelarea dinamică şi matematică a sistemului vibrant format din masa platformei separatorului, montată elastic pe arcuri şi acţionată prin mecanisme vibratoare cu mase centrifugale neechilibrate ataşate. Procesul de lucru al sistemelor de aspiraţie ataşate separatorului se analizează pe baza unor modelele matematice din aerodinamică. Cercetarea experimentală s-a realizat în laborator, pe un stand format dintr-un separator gravimetric, la care s-a cuplat o instalaţia de aspiraţie. Standul a fost echipat cu aparatură de măsurare, achiziţie şi prelucrare a parametrilor funcţionali ai separatorului (debit de alimentare cu material, unghiul de înclinare a platformei vibrante, amplitudinea vibraţiilor, poziţiile de reglaj ale maselor neechilibrate) şi ai instalaţiei de aspiraţie (debitului de aer aspirat de ventilator). Rezultatele obţinute prin măsurători directe sau determinate prin calcul permit analiza influenţei parametrilor constructivi şi funcţionali ai separatorului asupra gradului de separare a impurităţilor precum şi indicilor energetici şi de exploatare ai instalaţiei de separare.

ABSTRACT In order to increase the efficiency of separation and eliminate of impurities from the mass of cereals with vibrating gravity separators (which carries out the separation on the principle of the difference of specific mass), these is connected to a suction fan installation (which carries out the separation on the aerodynamic principle). The theoretical research of gravity separator behavior is done by mathematical and dynamic modelling of the vibrant system consisting of mass of platform separator elastic mounted on springs and actuated through vibrating mechanisms with attached unbalanced centrifugal weights. The working process of suction systems attached to the separator are analyzed based on mathematical models from aerodynamics. Experimental research was done in the laboratory, on a stand consisting of a gravity separator, at which was coupled a suction installation. The stand was equipped with attached measuring devices, acquisition and processing of functional parameters of the separator (material supplying flow rate, inclination angle of the vibrating platform, vibration amplitude, setting positions of unbalanced masses) and of suction installation (of air flow rate aspirated by fan). The results obtained by direct measurements or determined by calculation allow the analysis of the constructive and functional parameters influence of the separator on the separation degree of impurities and energy and exploitation indices of separation installation.

3

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

CUPRINS

1.

2.

PREFAŢĂ................................................................................................................. ASPECTE GENERALE PRIVIND CEREALELE ŞI TEHNOLOGIILE DE PRELUCRARE PRIMARĂ A ACESTORA........................................................ 1.1. Rolul şi importanţa cerealelor în hrana omului............................................. 1.2. Structura anatomică a seminţelor de cereale................................................. 1.3. Compoziţia chimică a seminţelor de cereale.................................................. 1.4. Proprietăţile fizico-mecanice şi însuşirile tehnologice ale seminţelor de cereale....................................................................................................................... 1.4.1. Proprietăţile fizico-mecanice ale seminţelor de cereale.......................... 1.4.1.1. Forma geometrică şi dimensiunile seminţelor de cereale..................... 1.4.1.2. Masa hectolitrică................................................................................... 1.4.1.3. Masa a 1000 seminţe............................................................................. 1.4.1.4. Greutatea specifică................................................................................ 1.4.1.5. Umiditatea............................................................................................ 1.4.1.6. Proprietăţile aerodinamice.................................................................... 1.4.1.7. Porozitatea............................................................................................ 1.4.1.8. Sticlozitatea........................................................................................... 1.4.9. Higroscopicitatea..................................................................................... 1.4.2. Însuşirile tehnologice ale seminţelor de cereale..................................... 1.4.2.1. Capacitatea de curgere......................................................................... 1.4.2.2. Autosortarea......................................................................................... 1.4.2.3. Puritatea fizică...................................................................................... 1.5. Componenţa şi eterogenitatea amestecurilor de seminţe................................. 1.6. Deteriorarea calităţii seminţelor de cereale...................................................... 1.6.1. Deteriorarea mecanică............................................................................. 1.6.1.1. Nivelul vătămărilor mecanice................................................................ 1.7. Tehnologii de prelucrare primară a cerealelor.............................................. 1.7.1. Rolul şi importanţa prelucrării primare a cerealelor................................ 1.7.2. Tehnologii generale de prelucrare primară a cerealelor.......................... 1.7.3. Tehnologii specifice de prelucare primară a cerealelor........................... 1.8. Indicii calitativi de lucru ai procesului tehnologic de separare a impurităţilor din masa de seminţe de cereale....................................................... 1.8.1. Capacitatea de lucru a sitelor plane......................................................... 1.8.2. Efectul tehnologic al echipamentelor tehnice de separare a impurităţilor din masa de seminţe de cereale................................................... 1.8.3. Gradul de puritate al materialului supus separării.................................. STADIUL ACTUAL PRIVIND CONSTRUCŢIA ECHIPAMENTELOR ŞI INSTALAŢIILOR UTILIZATE LA SEPARAREA IMPURITĂŢILOR DIN SEMINŢELE DE CEREALE................................................................................. 2.1. Aspecte generale privind echipamentele şi instalaţiile pentru separarea impurităţilor din seminţele de cereale................................................................... 2.2. Echipamente pentru separarea impurităţilor după formă şi dimensiuni................................................................................................................. 2.3. Echipamente pentru separarea impurităţilor după proprietăţi aerodinamice............................................................................................................ 2.4. Echipamente pentru separarea combinată a impurităţilor după dimensiuni şi proprietăţi aerodinamice.................................................................

R 7 9 9 9 10 10 10 10 11 11 11 − 12 − − − − − − 12 − − − − 13 13 − 13 14 14 14 15 16 16 16 18 21

4 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

3.

4. 5.

2.5. Echipamente pentru separarea impurităţilor după masa specifică (densitate)................................................................................................................. 2.6. Tendinţele de pe plan internaţional privind echipamentele pentru separarea impurităţilor din seminţele de cereale.................................................. STADIUL ACTUAL AL CERCETĂRILOR TEORETICE ŞI EXPERIMENTALE ALE SEPARATOARELOR GRAVIMETRICE PENTRU IMPURITĂŢILE DIN SEMINŢELE DE CEREALE........................ 3.1. Aspecte generale................................................................................................ 3.2. Stadiul actual al cercetărilor privind procesele de lucru ale echipamentelor tehnice destinate separării gravimetrice a impurităţilor din seminţele de cereale................................................................................................. 3.2.1. Mecanisme folosite pentru acţionarea maselor vibratoare....................... 3.2.2. Procesul de lucru al separatoarelor cu site oscilante acţionate prin mecanisme bielă-manivelă.................................................................................. 3.2.3. Procesul de lucru al separatoarelor cu site vibrante cu rezonanţă........... 3.2.4.Procesul de lucru al separatoarelor vibratoare acţionate electromagnetic................................................................................................... 3.3. Stadiul actual al cercetărilor teoretice privind procesul de lucru al sistemului de aspiraţie a impurităţilor uşoare din separatorul gravimetric...... 3.4. Stadiul actual al tehnicii şi metodologiei de cercetare experimentală a proceselor de lucru ale separatoarelor gravimetrice cuplate la sisteme de aspiraţie a impurităţilor uşoare.............................................................................. 3.4.1. Aparatura pentru măsurarea deplasării.................................................... 3.4.2. Aparatura pentru măsurarea turaţiei........................................................ 3.4.3. Aparatura pentru măsurarea acceleraţiei.................................................. 3.4.4. Aparatura pentru măsurarea debitului fluidelor....................................... NECESITATEA ŞI OBIECTIVELE LUCRĂRII................................................ 4.1. Necesitatea lucrării de doctorat....................................................................... 4.2. Obiectivele lucrării........................................................................................... CONTRIBUŢII LA CERCETAREA TEORETICĂ A PROCESELOR DE SEPARARE A IMPURITĂŢILOR DIN SEMINŢELE DE CEREALE ÎN FUNCŢIE DE MASA SPECIFICĂ........................................................................ 5.1. Obiectivele cercetării teoretice ...................................................................... 5.2. Analiza procesului de lucru al separatoarelor gravimetrice cu vibraţii....................................................................................................................... 5.2.1. Studiul mişcării particulelor de material pe suprafaţa de lucru a separatorului gravimetric.................................................................................... 5.2.2. Calculul dinamic al separatorului vibrator legat cinematic rigid cu excentricul de acţionare...................................................................................... 5.2.2.1. Aspecte generale privind calculul dinamic al separatoarelor cu platforma vibratoare............................................................................................ 5.2.3. Calculul dinamic al separatorului vibrator acţionat cu mecanism bielămanivelă.............................................................................................................. 5.2.4. Calculul dinamic al separatorului acţionat cu vibratoare cu mase centrifugale neechilibrate.................................................................................... 5.2.5. Calculul dinamic al separatorului acţionat cu vibratoare electromagnetice................................................................................................. 5.3. Studiul procesului de lucru al sistemului de aspiraţie ataşat separatorului gravimetric....................................................................................... 5.3.1. Analiza acţiunii curentului de aer asupra unei mase de particule dispuse în strat................................................................................................................. 5.3.2. Vitezele de plutire şi cădere liberă a particulelor în curenţi de aer........... 5.3.3. Calculul parametrilor curentului de aer pentru prelucrarea amestecurilor.......................................................................................................

22 23 25 25 25 25 26 27 28 29 32 32 33 34 35 36 36 36 38 38 38 38 41 41 43 43 45 46 46 47 48

5 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

6.

7.

-

CERCETĂRI EXPERIMENTALE PRIVIND OPTIMIZAREA PROCESULUI DE LUCRU AL SEPARATORULUI GRAVIMETRIC PENTRU IMPURITĂŢILE DIN SEMINŢELE DE CEREALE CU APLICAŢII LA GRÂU........................................................................................... 6.1. Obiectivele cercetărilor experimentale........................................................... 6.2. Obiectul şi materialele supuse cercetărilor experimentale........................... 6.2.1. Instalaţia utilizată la cercetările experimentale................................. 6.2.2. Materialele folosite la cercetările experimentale................................. 6.3. Locul de desfăşurare al cercetărilor experimentale...................................... 6.4. Programul şi metodologia cercetărilor experimentale.................................. 6.5. Aparatura de măsură folosită la cercetarea experimentală 6.5.1. Parametrii determinaţi experimental...................................................... 6.5.2. Apratura folosită la determinarea mărimilor şi parametrilor................. 6.6. Desfăşurarea cercetărilor experimentale........................................................ 6.6.1. Verificări şi probe preliminare............................................................... 6.6.2. Determinarea experimentală a parametrilor de lucru şi prelucrarea datelor.............................................................................................. 6.6.2.1. Determinarea debitului de aer din conducta de aspiraţie........................ 6.6.2.2. Determinarea efectului tehnologic.......................................................... 6.6.2.3. Determinarea energiei electrice consumate de motovibratoare ............ 6.6.2.4. Determinarea capacităţii de lucru a separatorului gravitaţional............. 6.6.2.5. Determinarea consumului specific de energie electrică a instalaţiei... 6.7. Prelucrarea şi interpretarea rezultatelor experimentale.............................. 6.7.1. Aspecte preliminare................................................................................. 6.7.2.Variaţia efectului tehnologic cu debitul de alimentare cu produs............ 6.7.3. Variaţia efectului tehnologic în funcţie de debitul de aer în conducta de aspiraţie…………………………………………………………………….. 6.7.4.Variaţia efectului tehnologic cu unghiul suprafeţei de lucru................... 6.7.5. Variaţia efectului tehnologic cu amplitudinea oscilaţiilor suprafeţei de lucru................................................................................................................... 6.7.6. Calculul regresiei liniare prin metoda celor mai mici pătrate................ CONCLUZII ŞI CONTRIBUŢII PERSONALE.................................................. 7.1. Concluzii generale............................................................................................. 7.2. Concluzii rezultate din cercetările teoretice................................................... 7.3. Concluzii rezultate din cercetările experimentale......................................... 7.4. Contribuţii personale........................................................................................ 7.5. Direcţii viitoare de cercetare............................................................................ BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ............................................................................. Anexe.........................................................................................................................

49 49 49 49 − 51 51 52 52 − 54 54 55 55 56 56 56 56 57 57 57 58 58 59 59 61 61 61 62 63 64 65 −

Notă: Subcapitolele scrise înclinat se regăsesc în teza de doctorat.

6 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

PREFAŢĂ Cerealele utilizate ca materie primă pentru măciniş reprezintă o masă neomogenă, alcătuită din boabele culturii de bază (care urmează să fie măcinate) şi corpuri străine (impurităţi). De aceea, înainte de a fi trimise la măciniş, cerealele sunt supuse unor operaţii de curăţare care vizează, în principal, eliminarea corpurilor străine din masa de seminţe. Principalele proprietăţi care stau la baza separării impurităţilor sunt: diferenţa de formă şi dimensiuni, diferenţa de masă specifică (densitate), proprietăţile aerodinamice şi proprietăţile magnetice. Prezenta teză de doctorat are ca obiectiv efectuarea unor cercetări teoretice şi experimentale privind optimizarea proceselor de lucru ale sistemelor de separare a impurităţilor din masa de cereale în funcţie de masa specifică asupra unui stand alcătuit dintr-un separator gravimetric vibrator şi o instalaţie de aspiraţie cu ventilator (cuplată la camera de lucru a separatorului vibrator). Lucrarea de doctorat este structurată în 7 capitole (ultimul reprezintă concluziile finale) şi cuprinde o listă bibliografică cu 134 titluri cu lucrări reprezentative publicate pe plan naţional ţi internaţional în domeniu (inclusiv lucrările publicate de autoare). În capitolul 1, „Aspecte generale privind cerealele şi tehnologiile de prelucrare primară a acestora”, se prezintă rolul şi importanţa cerealelor, caracteristicile fizice şi însuşirile tehnologice ale cerealelor precum şi o sinteză a soluţiilor de tehnologii utilizate pentru prelucrarea primară a cerealelor în vederea măcinării. În final se definesc indicii de apreciere a proceselor tehnologice de separare a impurităţilor din seminţele de cereale. În capitolul 2, „Stadiul actual privind construcţia echipamentelor şi instalaţiilor utilizate la separarea impurităţilor din seminţele de cereale”, se prezintă, sintetizat, principalele tipuri de echipamente tehnice reprezentative utilizate pe plan internaţional la separarea impurităţilor din seminţele de cereale precum şi tendinţele ce se manifestă în domeniu. O atenţie se acordă echipamentelor care realizează separarea impurităţilor după principiul masei specifice (separare gravimetrică) combinat cu principiul aerodinamic. În capitolul 3, „Stadiul actual al cercetărilor teoretice privind procesele de lucru ale echipamentelor tehnice destinate separării gravimetrice a impurităţilor din seminţele de cereale”, în prima parte se prezintă stadiul cercetărilor teoretice pe plan naţional şi internaţional privind procesele de lucru, modelarea dinamică şi matematică a separatoarelor cu platforme oscilante acţionate prin diferite procedee. În partea a doua se prezintă unele aspecte privind aparatura şi senzorii de măsurare a parametrilor funcţionali care caracterizează sistemele mecanice şi hidrodinamice de separare: traductoare de deplasare, de turaţii, de acceleraţii (vibraţii) şi pentru debite de aer (anemometre). În capitolul 4, „Necesitatea şi obiectivele tezei de doctorat”, se prezintă necesitatea abordării temei tezei de doctorat, obiectivul principal al lucrării, precum şi obiectivele subsidiare ale cercetărilor teoretice şi experimentale. În capitolul 5, „Contribuţii la cercetarea teoretică a proceselor de separare a impurităţilor din seminţele de cereale în funcţie de masa specifică”, se face o analiză teoretică a procesului de lucru al separatoarelor gravimetrice cu platformă de lucru vibratoare, după care se prezintă elementele de calcul dinamic şi cinematic al separatoarelor vibratoare legate cinematic rigid cu excentricul de acţionare (cu mecanism bielă-manivelă) şi a separatoarelor acţionate cu vibratoare cu mase centrifugale neechilibrate şi cu vibratoare electromagnetice ataşate platformei de lucru. Se prezintă modelele matematice care descriu comportarea diferitelor tipuri de separatoare vibratoare. În finalul capitolului se prezintă un studiu teoretic al procesului de lucru al sistemelor de aspiraţie a aerului ataşate separatorului gravimetric vibrator, precum şi elementele de calcul ale parametrilor curentului de aer şi a dimensiunilor conductelor de aer, pentru creşterea eficienţei şi a gradului de separare a impurităţilor din masa de seminţe introduse în separatorul gravimetric . 7 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

În capitolul 6, „Cercetări experimentale privind optimizarea procesului de lucru al separatorului gravimetric pentru impurităţile din seminţele de cereale cu aplicaţii la grâu”, sunt prezentate metodologia şi programul cercetării experimentale, construcţia standului experimental cu separator gravimetric (acţionat cu vibrator cu mase rotitoare neechilibrate), cuplat la instalaţia de aspiraţie (cu ventilator) precum şi modul de amplasare şi folosire a aparaturii de măsurare, achiziţie şi prelucrare a datelor experimentale. Se prezintă sintetic (tabelar) rezultatele obţinute prin măsurători directe sau prin calcul, privind influenţa parametrilor funcţionali ai separatorului vibrator (debit de alimentare cu material, unghiul de înclinare a suprafeţei vibrante, modul de reglaj al maselor neechilibrate, amplitudinea vibraţiilor) şi a debitului de aer aspirat de ventilator asupra gradului de separare de impurităţi şi precum şi asupra indicilor energetici şi de exploatare ai instalaţiei de separare. În capitolul 7, „Concluzii finale”, se prezintă concluziile şi recomandările care rezultă din cercetările teoretice şi experimentale din lucrarea de doctorat. De asemenea se subliniază contribuţiile personale ale autoarei tezei precum şi direcţiile viitoare de cercetare în domeniul abordat în lucrarea de doctorat. * * * Pentru elaborarea lucrării de faţă, care se doreşte a avea şi o concretă utilitate practică, autoarea îşi exprimă gratitudinea şi adânca consideraţie faţă de conducătorul ştiinţific, prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU de la Universitatea „Transilvania” din Braşov, membru titular al Academiei de Ştiinţe Agricole şi Silvice „Gheorghe Ionescu Şişeşti”, pentru valoroasa îndrumare efectuată cu deosebită competenţă profesională şi ştiinţifică. Mulţumesc de asemenea stimaţilor referenţi pentru onoarea pe care mi-au făcut-o recenzându-mi lucrarea. Mulţumesc colectivului Catedrei de Ingineria Produselor Alimentare a Facultăţii de Alimentaţie şi Turism a Universităţii „Transilvania” din Braşov pentru asigurarea cadrului organizatoric de desfăşurare a activităţii de doctorat, cadrelor didactice care au participat în comisiile de evaluare la examenele şi referatele susţinute în perioada desfăşurării programului de pregătire la doctorat, pentru observaţiile şi îndrumările ştiinţifice sugerate. Ţin să mulţumesc în mod special echipei manageriale a INMA Bucureşti pentru sprijinul acordat în perioada desfăşurării programului de pregătire la doctorat şi asigurarea cadrului organizatoric necesar desfăşurării activităţilor de cercetare experimentală în laboratoarele INMA Bucureşti. Totodată, aduc cuvenitele mulţumiri colegilor din cadrul INMA Bucureşti pentru sprijinul acordat în perioada de desfăşurare a activităţilor de cercetare experimentală şi elaborare a tezei de doctorat. Nu în ultimul rând, mulţumesc familiei şi prietenilor pentru sprijinul moral acordat în vederea finalizării acestei importante activităţi. Braşov, iunie 2011

ing. Carmen GEAFIR ( căs. BRĂCĂCESCU)

8 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

1. ASPECTE GENERALE PRIVIND CEREALELE ŞI TEHNOLOGIILE DE PRELUCRARE PRIMARĂ A ACESTORA 1.2. Structura anatomică a seminţelor de cereale

Cerealele fac parte din familia Gramineae şi Polygonaceae. Familia Gramineae cuprinde: grâul, porumbul, secara, orzul, ovăzul, orezul, meiul, sorgul, iar din familia Polygonaceae face parte hrişca. Datorită conţinutului ridicat de amidon cerealele poartă denumirea de produse agricole amidonoase. Cerealele se cultivă pentru seminţe şi paie. Sub diferite grade de prelucrare seminţele se utilizează în alimentaţia omului şi, ca furaj, în hrana animalelor. Paiele se utilizează ca materie primă pentru fabricarea fibrelor. Seminţele de cereale au o structură anatomică aproximativ asemănătoare. Bobul de grîu are formă de cariopsă, care la majoritatea speciilor iese la treierat din învelişul floral, numit palee. Seminţele diferitelor specii şi varietăţi de grâu, se deosebesc prin forma, culoarea, mărimea şi aspectul suprafeţei lor. Bobul de grâu este un fruct format din următoarele părţi anatomice principale : învelişul fructului sau pericarp şi sămânţa. Sămânţa este formată din învelişul seminal şi stratul pigmentat, stratul nucellar, endosperm şi embrion. Structura bobului de grâu este prezentată în figura 1.2, iar compoziţia anatomică a seminţelor de cereale în tabelul 1.1.

Fig. 1.2. Secţiune prin bobul de grâu [48] 9 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

Fiecare parte anatomică prezintă variaţii cantitative destul de largi, în funcţie de soi, de condiţiile pedo-climatice de cultură, de condiţii de păstrare (tab.1.1) Tabelul 1.1. Compoziţia anatomică a seminţelor de cereale [2, 25] Partea anatomică Grâu Endosperm Embrion Înveliş floral Înveliş pericarpic Înveliş seminal Strat aleuronic

79,2 2,6 6,3 3,7 8,2

Compoziţie anatomică, % la SU (medie) Porumb Orz Ovăz 81,9 10,2 2,2 0,8 4,9

65,0 3,8 12,0 3,8 3,2 12,2

50,6 3,2 27,0 3,0 2,8 14,0

Orez 67,0 2,8 16,3 1,3 0,5 12,2

1.3. Compoziţia chimică a seminţelor de cereale Principalele componente chimice ale seminţelor de cereale sunt substanţele proteice, lipidele, glucidele, amidonul, celuloza, vitaminele, enzimele şi substanţele minerale. Repartiţia diferitelor componente chimice în bobul de grâu este prevăzută sintetic în tab.1.6.

Tabelul 1.6. Sinteză privind repartiţia componentelor chimice în bobul de grâu [2, 32] Părţile bobului

Amidon Proteine Grăsimi Zaharuri Celuloză Pentozani Cenuşă % % % % % % % Endosperm 100 65 25 65 5 28 20 Înveliş şi strat aleuronic 27 55 15 90 68 70 Germeni 8 20 20 5 4 10 TOTAL 100 100 100 100 100 100 100 1.4. Proprietăţile fizico-mecanice şi însuşirile tehnologice ale seminţelor de cereale 1.4.1.1 Forma geometrică şi dimensiunile seminţelor de cereale

Fig. 1.3. Dimensiunile principale ale seminţelor

10 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

Seminţele de cereale pot avea forme rotunjite, sferice, late, aciculare etc. Forma depinde de o serie de factori, cei mai importanţi însă fiind natura cerealelor şi dimensiunea lor [2]. O particulă, va avea forma cu atât mai regulată, cu cât are dimensiuni mai mici. Exprimarea mărimii exacte a unei particule (sămânţă) printr-o singură dimensiune este dificilă. De obicei atât în practică, dar mai ales în teorie, pentru o uşoară înţelegere a fenomenului şi simplificarea calculelor, se obişnuieşte a se considera seminţele de cereale ca fiind de formă sferică şi a se exprima dimensiunea lor printr-o dimensiune medie care poate fi diametrul unei sfere [24, 34]. În realitate, orice particulă este caracterizată de cele trei dimensiuni: lungime l, lăţime b şi grosime c (fig. 1.3). 1.4.1.2. Masa hectolitrică, MH Reprezintă greutatea, exprimată în kg, a unui volum de seminţe de 0,1m3 (100l). Masa hectolitrică constituie un indicator foarte important pentru industria morăritului, deoarece în unităţile de morărit, extracţia totală de făină este stabilită în funcţie de valoarea acestui indicator. În tabelul 1.8. sunt prezentate valorile masei hectolitrice pentru diverse tipuri de cereale. Tabelul 1.8. Valorile masei hectolitrice pentru câteva tipuri de cereale [2,27] Nr.crt. 1 2 3 4 5 6

Cereala

Masa hectolitrică, kg/hl 68...85 70...85 60...70 38...48 50...65 60...70

Grâu Porumb Orzoaică Ovăz Orez Mei

1.4.1.3. Masa a 1000 seminţe în funcţie de modul de raportare poate fi : relativă şi absolută. Masa relativă sau masa a 1000 seminţe, MMS reprezintă masa a 1000 seminţe pure aflate la umiditatea momentană [2]. Valorile masei relative sunt în funcţie de specie, varietate, soi etc. Masa relativă este într-o corelaţie pozitivă cu mărimea şi densitatea seminţelor. Determinarea acestei proprietăţi se face prin numărarea a 1000 seminţe pure şi cântărirea acestora. Tabelul 1.10. Valorile masei absolute a 1000 seminţe pentru câteva tipuri de cereale [24] Nr. crt. 1 2 3 4 5 6

Cereala Grâu Secară Orz Ovăz Porumb Orez

Masa absolută a 1000 seminţe, g 15...88 13...50 20...55 15...45 50...1100 15...43

1.4.1.4. Greutatea specifică , γ Reprezintă greutatea unităţii de volum a materialului seminţei determinată cu relaţia:

11 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

γ =

G V

(1.8)

unde: G este greutatea seminţei; V- volumul seminţei. Greutatea specifică a seminţelor diferitelor culturi variază în limite largi şi depinde de componenţa chimică şi structura anatomică a seminţelor, de gradul de maturitate, de umiditate şi de cantitatea de aer cuprinsă în sămânţă. Tabelul 1.12. Greutatea specifică a părţilor anatomice ale bobului de grâu [2] Grâu de toamnă moale de primăvară tare de primăvară

Bob întreg 1,374 1,366 1,383

Masa specifică, g/cm3 Endosperm Embrion 1,472 1,275 1,471 1,290 1,482 1,285

Înveliş 1,106 1,066 1,115

1.4.1.6. Proprietăţile aerodinamice iau în considerare rezistenţele diferite de deplasare ale seminţelor într-un curent de aer. Rezistenţa stratului masei de seminţe la trecerea aerului sau a gazelor reprezintă o proprietate ce interesează în mod special procesele de aerare, gazare, uscare etc. Rezistenţa totală a stratului de material granular la trecerea aerului sau gazelor se calculează cu relaţia:

R = A ⋅ h ⋅ W n , mmH2O

(1.9)

în care: R este rezistenţa totală la trecerea aerului sau gazelor; h - grosimea stratului de material, în m; W - viteza convenţională a aerului sau a gazelor raportată la întreaga secţiune a stratului de seminţe, în m/s; A, n - coeficienţi determinaţi experimental funcţie de caracteristicile seminţelor. Capacitatea de plutire a seminţelor este definită de viteza de mişcare a aerului pentru care seminţele aflate într-o conductă verticală se găsesc în stare de echilibru (plutesc) şi este deosebit de importantă pentru separarea pe baza diferenţei de proprietăţi aerodinamice, pentru calculul aspiraţiei etc. Tabelul 1.18. Valorile vitezei de plutire pentru diferite cereale [35, 56] Nr. crt. 1 2 3 4

Cereala

Viteza de plutire, m/s, determinată la 20°C 8,5...10,5 12,5...14,0 8,5...10,0 8,5...10,5

grâu porumb secară orz

1.4.2.3. Puritatea fizică, p sau conţinutul de impurităţi reprezintă conţinutul procentual de sămânţă pură raportat la masa totală a probei analizate şi prin extensie a lotului pe care acesta îl reprezintă.

12 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

Tabelul 1.23. Puritatea fizică (%) pentru seminţele de cereale destinate consumului alimentar, industrial şi furajer [2, 22] Tipuri de consumuri Nr. Tipul cerealei crt. Alimentar Industrial Furajer 1 grâu 97 2 secară 96 3 orz 97 (cal. I), 93 (cal. II), 95 (arpacaş) 95 90 (cal. III) 4 porumb 96 (cal. I), 95 (cal. II) 94 (amidon) 97 88 (spirt) 1.7. Tehnologii de prelucrare primară a cerealelor

1.7.1 Rolul şi importanţa prelucrării primare a cerealelor Operaţiile de prelucrare primară a seminţelor de cereale au un rol deosebit de important în pregătirea produsului pentru diverse destinaţii ulterioare deoarece : • procentul de impurităţi, seminţe ale unor culturi străine, sau spărturi ale seminţelor culturii de bază , conţinut în masa de produse agricole recoltată cu combina ajunge la valori destul de însemnate; • procesele de creştere a purităţii produselor agricole diferă în funcţie de natura lor şi de destinaţia pe care acestea o capătă după recoltare (păstrare, consum, industrializare, comercializare, material de însămânţare etc.) ; • aceste operaţii au ca scop eliminarea impurităţilor de orice natură, crearea unor condiţii mai bune de păstrare, precum şi o reducere a volumului de transport şi depozitare. 1.7.3 Tehnologii specifice de prelucrare primară a cerealelor Schema tehnologică de pregătire a cerealelor se stabileşte funcţie de capacitatea de prelucrare a secţiei de procesare. Intrucât în unitatea de procesare cereale există corpuri străine, care se elimină în procesul de curăţire, cantitatea de produs curăţat este mai mică decât cea iniţială.

Fig. 1.8. Schema tehnologică de curăţire pentru o moară prestatoare 1-buncăr; 2-elevator; 3-separator-aspirator; 4-separator magnetic; 5-trior principal; 6-trior de repriză; 7-decojitor; 8-ventilator; 9-ciclon; 10-ecluză

13 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

Fig.1.9. Schema tehnologică pentru o secţie de pregătire a cerealelor la o unitate prestatoare cu o capacitate de 16...20 t/24h 1-buncăr; 2-elevator; 3-separator-vibrator; 4-separator magnetic; 5-trior principal; 6-trior de repriză; 7-ventilator; 8-ciclon; 9-curăţitor combinat; 10-descojitor cu manta

1.8. Indicii calitativi de lucru ai procesului tehnologic de separare a impurităţilor din masa de seminţe de cereale 1.8.1. Capacitatea de lucru a sitelor plane Capacitatea de lucru q a ramei sită este dată de relaţia: q = ql * A * qs [kg/s] ,

(1.12)

în care: A este suprafaţa totală a sitei, în m2; qs - capacitatea de lucru specifică sitei, în kg/s*m2; ql - coeficientul de încărcare pe unitatea de lăţime de lucru. 1.8.2 Efectul tehnologic al echipamentelor tehnice de separare a impurităţilor din masa de seminţe de cereale Acest indice notat cu Ecs (M,m,u) este analizat comparativ cu standardele de produs şi apreciat în funcţie de următoarele rezultate obţinute la o singură trecere prin echipamentul de separare a produsului de prelucrat. Notăm: EcsM - % de corpuri străine mari eliminate; Ecsm - % de corpuri străine mici eliminate; Ecsu - % de corpuri străine uşoare eliminate; Cps - % de seminţe bune ale produsului de prelucrat pierdute în subproduse. Relaţiile de calcul pentru determinarea efectului tehnologic sunt următoarele: EcsM = [( CcsMi – CcsMe ) / CcsMi ] x 100 [%], (1.13) în care:CcsMi este conţinutul de corpuri străine mari la intrarea în utilaj, [%], CcsMc - conţinutul de corpuri străine mari la evacuarea din utilaj, [%], (1.14) Ecsm = [( Csmi – Csme ) / Csmi] x 100 [%], în care:Csmi este conţinutul de corpuri străine mici la intrarea în utilaj, [%], Csme - conţinutul de corpuri străine mici la evacuarea din utilaj, [%], [%], (1.15) Ecsu = [( Csui – Csue) / Csui] x 100 14 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

în care:Csui –este conţinutul de corpuri străine uşoare la intrarea în utilaj, [%], Csme - conţinutul de corpuri străine uşoare la evacuarea din utilaj, [%], Coeficientul Cps se calculează cu formula: Cps = ( ∑ mk / M ) x 100

[%],

(1.16)

în care: ∑ mk –reprezintă suma maselor seminţelor bune, în subprodusele colectate pe ieşirile din utilaj, pe întreaga durată a probei şi determină prin analize de laborator, pe baza probelor recoltate separat din fiecare subprodus, exprimată în procente faţă de masa totală a probei analizate; M – masa seminţelor bune la intrarea în utilaj, determină prin analize de laborator, pe baza probelor recoltate la intrarea produsului de prelucrat în utilaj şi exprimată în procente faţă de masa totală a probelor analizate. 1.8.3. Gradul de puritate al materialului supus separării În cazul grâului destinat obţinerii făinii pentru panificaţie conform reglementărilor în vigoare [104] sunt admise maximum 3% impurităţi clasificate astfel : - impurităţi (corpuri străine) negre, maxim 1% - din care neghină, maxim 0,5% - alte corpuri nevătămătoare, maxim 0,2% - impurităţi (corpuri străine) albe, maxim, rest până la 3% - din care boabe încolţite, maxim 1%

15 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

2. STADIUL ACTUAL PRIVIND CONSTRUCŢIA ECHIPAMENTELOR ŞI INSTALAŢIILOR PENTRU SEPARAREA IMPURITĂŢILOR DIN SEMINŢELE DE CEREALE 2.1. Aspecte generale privind echipamentele şi instalaţiile pentru separarea impurităţilor din seminţele de cereale Grâul ca materie primă utilizată în mori reprezintă o masă neomogenă alcătuită din boabele culturii de bază care urmează să fie măcinate şi corpurile străine (impurităţi) ce trebuie îndepărtate. înainte de a fi trimise la măciniş, cerealele sunt supuse unor operaţii de pregătire. Aceste operaţii de pregătire vizează în principal curăţirea masei de cereale de corpurile străine şi condiţionarea acestora. In funcţie de tipul de impurităţi şi corpuri străine din masa de grâu înainte de măcinare, se utilizează o gama mare de echipamente şi instalaţii pentru realizarea procesului de curăţire şi condiţionare astfel : • echipamente pentru separarea impurităţilor după formă şi dimensiuni; • echipamente pentru separarea impurităţilor după proprietăţi aerodinamice; • echipamente pentru separarea combinată a impurităţilor ( dimensiuni şi proprietăţi aerodinamice); • echipamente pentru separarea impurităţilor după masa volumetrică (masa specifică); • echipamente pentru separarea impurităţilor după proprietăţi magnetice; • echipamente pentru sortarea cerealelor după culoare. 2.2. Echipamente pentru separarea impurităţilor după formă şi dimensiuni Separarea corpurilor străine pe baza diferenţei de mărime între acestea şi seminţele de cereale se bazează pe caracteristicile granulometrice diferite ale cerealelor şi a majorităţii corpurilor străine. Această separare se realizează printr-o cernere succesivă cu site (ciururi), cu dimensiunile orificiilor alese corespunzător. Separatorul cu sită hexagonală, denumit şi burat (fig.2.1), face parte din categoria utilajelor de curăţat cu suprafaţă hexagonală în mişcare de rotaţie.

Fig. 2.1. Separatorul cu sită hexagonală (burat) [27, 48] 1-racord de alimentare; 2-roată de acţionare; 3-carcasă; 4-picioare de sprijin; 5transportor elicoidal; 6-racorduri de evacuare cernuturi; 7-tremie colectoare; 8-racord de evacuare refuz; 9-transmisie prin curea; 10-prismă hexagonală; 11-arbore de acţionare; 12-racord de aspiraţie; 13-bătătoare; 14-uşi de vizitare şi control; 15-suprafaţă textilă; 16-spiţe

16 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

Separatorul cilindric (fig.2.2) reprezintă un echipament tehnic care face parte din categoria separatoarelor cu suprafaţă de separare cilindrică aflată în mişcare de rotaţie şi care realizează eliminarea din masa de cereale a impurităţilor mai mici decât seminţele produsului de bază

Fig. 2.2. Separator cilindric [27, 48] 1-carcasă; 2-rotor cu palete; 3-suprafaţa cilindrică de separare; 4-arbore; 5-rozetă cu spiţe; 6dispozitiv de curăţire cu perii; 7-transportor melcat; 8-racord de alimentare; 9-racord de evacuare refuz; 10-racord de evacuare cernut; 11-racord de aspiraţie; 12-capac de vizitare.

Separatoarele cu site vibratoare sunt folosite la curăţirea cerealelor nu numai datorită diferenţelor de mărime dar şi diferenţelor de proprietăţi aerodinamice, din acest motiv unele dintre acestea vor fi prezentate şi analizate la paragraful 2.3. Construcţia unui separator cu sită vibratoare realizat de firma MIAG/Germania este prezentată în figura 2.4.

Fig. 2.4. Separator cu sită vibratoare, realizat de firma MIAG, Germania [27] 1-racord de alimentar; 2-buncăr, 3-clapetă articulată; 4-sistem de fixare rame; 5-cadru vibrator; 6-suport; 7-electromotor; 8-tremie colectoare; 9-racord de evacuare cernut; 10-separator magnetic; 11-racord evacuare cereale; 12-canal de evacuare a impurităţilor mari; 13-sfere din cauciuc; 14-suprafeţe de separare; 15-roţi cu contragreutăţi; 16-fereastră de vizitare; 17-arcuri lamelare eliptice; 18-lagăre; 19-plăci de rezistenţă; 20-lagăre; 21-amortizoare din cauciuc Separatorul clasificator este un echipament utilizat la separarea impurităţilor din masa de cereale pe baza diferenţei de mărime între acestea folosind suprafeţe de separare aflate în mişcare de vibraţie. În figura 2.5 este prezentată schema constructiv-funcţională a separatorului clasificator MTRA. 17 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

Fig. 2.5. Separatorul clasificator model MTRA (firma Bühler, Germania) [27] 1-racord de alimentare; 2-suport; 3-ciorap textil; 4-buncăr; 5-şicane; 6-articulaţia buncăruluil; 7-bare metalice separatoare pentru sferele din cauciuc; 8picioare; 9-racord de evacuare cernut; 10-canal de evacuare cereale curăţate; 11-clapetă articulată; 12-canal de evacuare impurităţi mari; 13- cadru suport suprafeţe de separare; 14motovibrator;15-fereastre de vizitare şi control; 16-plan curbat; 17-sfere de cauciuc; 18-clapetă articulată, 19-profile L; 20-elemente elastice; 21, 22-plăci metalice; 23-şuruburi; 24-ferestre de vizitare; 25-piuliţe; 26, 27-plăci de susţinere Triorul cilindric (fig.2.7) este un echipament care realizează separarea corpurilor străine care se deosebesc de masa de cereale după formă şi lungime. Morile realizate în România folosesc deobicei trioarele cilindrice de mare capacitate (800 kg/m2/h).

Fig. 2.7. Schema unui trior cilindric: 1-carcasă, 2-vizor alimentare, -.pâlnie alimentare, 4- manta, 5- jgheab, 6-motor electric, 7-cuplaj cu gheare, 8- sistem înclinare jgheab, 9- pâlnie evacuare 2.3. Echipamente pentu separarea impurităţilor după proprietăţi aerodinamice Separatorul cascadă (fig. 2.10) este un echipament folosit pentru separarea impurităţilor uşoare din masa de cereale Separarea impurităţilor cu separatorul-cascadă constituie un procedeu simplu şi eficient, care de regulă trebuie să se regăsească în toate scheme tehnologice de pregătire a cerealelor în vederea procesării. În figura 2.10 este prezentată schema constructivă a separatorul cascadă model SC (fabricat în România).

18 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

Fig. 2.10. Separatorul cascadă SC [27, 48]: 1-racord de alimentare; 2-racord de aspiraţie; 3-tăvălug de alimentare; 4-clapetă cu contragreutate; 5-clapetă; 6-şicane fixe; 7-clapetă;8-magneţi permanenţi; 9-uşi de vizitare; 10-racord

de evacuare grâu;11-racord de evacuare impurităţi uşoare; 12-fante; 13-fereastră de vizitare; 14cameră de decantare; 15-clapetă pentru reglarea vitezei de aspiraţie

a) b) Fig. 2.11. Schema de principiu a unui separator cu coloană de aspiraţie [48]: a)-fără ventilator propriu; b)-cu ventilator propriu 1-cilindru alimentare; 2-clapetă de alimentare; 3-contragreutate;4-lagăre; 5-şuruburi de reglare a alimentării; 6,7-clapete mobile; 8-racord alimentare; 9-racord evacuare cereale curăţate; 10-fante aspiraţie; 11-cameră decantare; 12-racord de aspiraţie;13-racord evacuare impurităţi uşoare; 14,15-clapete de reglare aspiraţie; 16-ventilator

Aspiratorul cu recircularea aerului (fig.2.14) este un echipament care deserveşte procesele de separare şi cele de decojire, având rolul de a elimina impurităţile uşoare. Din punct de vedere tehnologic ele pot lucra independent şi în agregat cu separatoarele sau decojitoarele intensive.

19 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

a)

b)

Fig.2.14. Schema aspiratorului cu recircularea aerului: a)-schema; b)-dimensiuni: 1-carcasă; 2-cutie alimentare; 3-jgheab vibrator; 4-canal aspiraţie; 5-perete mobil; 6cilindru aspiraţie; 7-cameră de decantare; 8-melc evacuare impurităţi uşoare; 9-clapetă; 10racord de evacuare produs; 11-clapetă; 12-canal de refulare Pneumoseparatorul (fig.2.15) este un echipament care asigură o separare intensă şi precisă a cerealelor, de impurităţi uşoare, folosind metoda pneumatică. Pneumoseparatoarele se montează la partea superioară a liniilor de transport şi îndeplinesc rolul de decantor pentru cerealele transportate..

Fig.2.16. Pneumoseparator de cereale [48] 1-racord de alimentare; 2-cameră de decantare; 3-clapetă pentru reglarea vitezei aerului; 4-ecluză evacuare produs; 5-ciclon; 6-ecluză de evacuare a impurităţilor; 7-şibăr reglare debit aer Turboaspiratorul conic este un echipament care realizează o bună separare a masei de cereale de impurităţi uşoare cu un consum mic de aer. În figura 2.23 este prezentat un separator realizat de firma Ocrim/Italia Sub acţiunea curentului de aer turbina se roteşte şi realizează împrăştierea produsului supus curăţirii. Produsul astfel împrăştiat este aspirat şi separat de impurităţi uşoare. 20 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

Fig.2.24. Turboaspirator cu ventilator seria C, realizat de firma Denis, Franţa [134] 1-ventilator; 2-electromotor; 3-şuber reglare debit aer; 4-racord alimentare; 5-con de împrăştiere; 6. dispozitiv de reglare debit produs; 7-pârghie; 8-turbină; 9-fantă aspiraţie aer; 10-produs curăţat. 2.4. Echipamente pentru separarea combinată a impurităţilor, după dimensiuni şi proprietăţi aerodinamice În unităţile moderne de morărit, pentru reducerea numărului de echipamente tehnice, a consumului de energie, a spaţiilor tehnologice, se recurge la separarea concomitentă a mai multor categorii de impurităţi, folosind o serie de echipamente tehnice combinate. Vibroseparatorul-aspirator tip MIAG, Germania (fig.2.25) este o variantă modernă a vibroaspiratorului-aspirator o constituie vibroaspiratorul-aspirator construit de firma MIAG din Germania.

Fig. 2.25. Vibroseparatorul-aspirator tip MIAG [48] 1-racord de alimentare, 2-racord flexibil, 3-distribuitor de produs, 4-valvă, 5,10,17-fereastră de vizitare, 6-bile de cauciuc pentru curăţire, 7-curea de acţionare, 8electromotor, 9-batiu, 11-pânză de reţinere, 12-impurităţi mari, 13-conductă aspiraţie, 14-clapetă de reglare aspiraţie,15-iluminator, 16-impurităţi în suspensie, 18-capac, 19,20-garnituri,

21-aer aspirat, 22-evacuare cereale, 23-magneţi 21 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

Separatorul aspirator seria SA realizat la SC IMA Iaşi/Romania (fig.2.27) face ca masa de cereale cu impurităţi, care intră în separatorul aspirator prin racordul de alimentare 1, să ajungă pe suprafaţa ciurului 3, prin orificiile căruia trec impurităţile mici, grâul şi impurităţile cu dimensiuni asemănătoare grâului.

Fig.2.27. Separatorul-aspirator seria SA, firma SC IMA Iaşi [109] 1-racord alimentare, 2-bile de cauciuc, 3-sita superioară, 4-racord aspiraţie, 5-sita inferioară, 6-roată cu greutăţi, 7-batiu, 8-electromotor, 9-jgheab de evacuare impurităţi mari, 10-jgheab impurităţi mici;11- jgheab evacuare produs curăţat Tararul-aspirator din seria TA şi TP realizat de firma Ocrim, Italia (fig.2.30) este un echipament la care produsul intră prin caseta de alimentare 5, într-un debit reglabil cu ajutorul unei clapete cu contragreutate şi se distribuie uniform pe toată lăţimea primului ciur.

a) b) Fig. 2.30. Tarar-aspirator din seria TA şi TP, firma Ocrim, Italia a)-. schemă funcţională, b)- schemă cinematică 1-şasiu; 2-carcasă; 3-uşă de vizitare; 4-racord aspiraţie; 5-racord alimentare; 6-casetă ciururi; 7ciur; 8-bile de cauciuc; 9-pod de colectare din tablă perforată; 10-arbore cu excentric; 11-coardă elastică; 12,12’-platband de susţinere; 13,13’-canale de aspiraţie; 14-cameră de decantare; 15-ecrane; 16,16’-clapete de aspiraţie; 17-transportor elicoidal; 18-ecluză rotativă

2.5. Echipamente pentru separarea impurităţilor după masa specifică (densitate) În multe cazuri, masa de cereale conţine pietricele, fragmente de corpuri metalice, cioburi, bulgări de pământ de aceeaşi mărime cu seminţele de cereale, dar mai grele decât acestea. Aceste corpuri străine nu se pot separa decât folosind diferenţa de masă specifică (densitate). 22 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

Separatorul densimetric de pietre tip Forsberg/Canada (fig.2.36) realizează separarea impurităţilor din masa de cereale după diferenţa de masa specifică şi după proprietăţile aerodinamice ale acestora.

a)

b)

Fig. 2.36. Separatorul densimetric de pietre tip Forsberg din Canada [48] a)- principiul de separare; b)- schema funcţională 1-alimentare cereale; 2-pietre; 3-grâu;4-alimentare grâu, 5-evacuare pietre, metal, sticlă;6boabe uşoare, 7-boabe grele, 8-plăci filtrante, 9-aer aspirat, 10-evacuare aer, praf, pleavă 2.6 Tendinţele de pe plan internaţional privind echipamentele pentru separarea impurităţior din seminţele de cereale Firme de renume precum OCRIM, SANGATI din Italia, BŰHLER din Elveţia, DAMAS din Danemarca, DAGUET din Franţa, KONGSKILDE din Danemarca, CIMBRIA HEID etc. pun la dispoziţia celor interesaţi o largă ofertă de echipamente tehnice. Separatoarele aspiratoare se execută într-o largă varietate, însă toate au acelaşi principiu de construcţie şi funcţionare, unele diferenţe existând la sistemul de alimentare, sistemul de acţionare, sistemul de curăţire a sitelor şi sistemul de evacuare a produsului şi corpurilor străine. Aceste echipamente asigură precurăţirea cerealelor folosind acţiunea combinată a separării după mărime şi proprietăţi aerodinamice.

Fig. 2.38. Separator aspirator cu recircularea aerului TRC/R realizat de firma Ocrim-Italia [134]

Fig. 2.40. Separator cu tambur rotitor realizat de firma Damas, Danemarca [134]

23 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

Separatoarele vibratoare, care realizează separarea impurităţilor din masa de cereale folosind suprafeţe plane înclinate aflate în mişcare de vibraţie, tind să înlocuiască treptat, în ultima perioadă de timp, pe cele cu mişcare oscilantă alternativă. Aceste echipamente tehnice prezintă, comparativ cu cele oscilante o capacitate de prelucrare, respectiv o încărcare specifică şi o eficienţă tehnologică superioară.

Fig. 2.41. Separator clasificator MTRB realizat de firma Bühler, Elveţia [134]

Fig. 2.43. Separator vibrator MTRA echipat cu canal de aspiraţie realizat de firma Búhler, Elveţia [106]

Separatoarele gravimetrice, care sunt echipamente tehnice care realizează eliminarea impurităţilor grele (pietre) din masa de seminţe de cereale pe baza diferenţei de greutate specifică, se realizează în diferite variante constructive de mai multe firme (fig. 2.46, 2.47, 2.48, 2.49).

Fig. 2.46. Separator gravitator realizat de firma CIMBRIA HEID, Austria- Danemarca

Fig. 2.47. Separator gravitaţional tip TDV realizat de firma Daguet, Franţa [134]

24 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

3. STADIUL ACTUAL AL CERCETĂRILOR TEORETICE ŞI EXPERIMENTALE PRIVIND PROCESELE DE LUCRU ALE SEPARATOARELOR GRAVIMETRICE PENTRU IMPURITĂŢILE DIN SEMINŢELE DE CEREALE 3.1. Aspecte generale Separarea impurităţilor după masa specifică (separare gravimetrică) se realizează folosind mişcări oscilatorii sau cu vibraţii ale unor suprafeţe de lucru vibratoare (cu site plane). Pentru creşterea gradului de separare gravimetrică, la majoritatea maşinilor de curăţat ce lucrează pe acest principiu, mişcările oscilatorii ale suprafeţei de lucru se combină cu acţiunea curenţilor de aer, îmbinând în acest fel separarea pe principiul masei specifice cu separarea pe principiul aerodinamic. 3.2. Stadiul actual al cercetărilor teoretice privind procesele de lucru ale echipamentelor tehnice destinate separării gravimetrice a impurităţilor din seminţele de cereale 3.2.1. Mecanisme folosite pentru acţionarea maselor vibratoare Separatoarele gravimetrice se realizează sub forma unor platforme oscilante antrenate de mecanisme care generează mişcări de transport asemănătoare cu cele ale transportoarelor vibrante [46, 59, 79, 93]. În figura 3.1 sunt prezentate scheme de bază de transportoare oscilante. În schema din figura 3.1,a materialul rămâne în contact cu suprafaţa platformei în timpul procesului de transport. În celelalte cazuri (fig. 3.1,b, c, d) se realizează transportul materialului prin aruncare. Ca urmare, în faza de transport materialul se desprinde de organul de sprijin (jgheab) şi se deplasează pe o traiectorie de aruncare.

Fig. 3.1. Scheme de bază de transportoare oscilante: a- platformă oscilantă; b-sistem cu o platformă vibratoare, cu bare de dirijare; b,c-sisteme cu platformă vibratoare, cu o masă cu oscilaţie liberă; d- sistem cu două mase vibratoare, cu bare de dirijare: 1 - organul de transport (jgheab); 2- element de sprijin; 3- sistem de acţionare (3.1 –mecanism bielă-manivelă; 3.2-mecanism cu masă neechilibrată; 3.3- electromagnet); 4- ramă de amortizare Separatoarele gravimetrice realizate sub forma unor mase oscilante montate cu site, asemănătoare transportoarelor cu platforme oscilante, primesc mişcări oscilatorii generate cu mecanisme bielă-manivelă (fig.3.2,a), cu dispozitive vibratoare cu mase excentrice neechilibrate (fig.3.2,b) sau cu dispozitive vibratoare cu electromagneţi (fig.3.2,c). 25 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

Fig. 3.2. Tipuri de bază de platforme vibratoare:a-acţionate cu mecanism bielă- manivelă; b- acţionate cu vibratoare cu mase excentrice (neechilibrate); c- acţionate cu vibratoare electromagnetice: 1-mecanism (dispozitiv) pentru generarea vibraţiilor; 2- platformă vibratoare cu suprafaţă de transport Transportul materialelor pe platformă se face prin vibraţiile acesteia, proces în care se realizează aruncarea materialelor pe direcţia de oscilaţie. Ca urmare, în faza de transport materialul se desprinde de suprafaţa de sprijin (platforma) şi se deplasează pe o traiectorie de aruncare.

Fig. 3.3. Fazele procesului de deplasare a particulelor de material pe platformele vibratoare Separatoarele gravitaţionale (gravimetrice) cu platforma de lucru cu site plane au suprafaţa de lucru uşor înclinată faţă de orizontală (α=1...18 º), sprijinite pe suporţi elastici sau suspendate pe arcuri, suprafaţa de lucru realizând o mişcare oscilatorie. Mişcarea de oscilaţie a platformei de lucru este caracterizată de o amplitudine relativ mare (10...30 mm) şi o frecvenţă mică (150...500 rot/min). 3.2.2. Procesul de lucru al separatoarelor cu site oscilante acţionate prin mecanisme bielă manivelă În figura 3.4 este prezentat un exemplu de separator cu sită, la care mişcarea platformei (cadru cu sită) este generată de mecanismul bielă-manivelă (conform schemei date în fig. 3.1, a). Cadrul sitei este fixat prin intermediul unor suporţi elastici pe un postament şi efectuează o mişcare de oscilaţie forţată, fiind antrenat prin intermediul unui mecanism bielă manivelă plan (fig. 3.4). 26 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

Datorită legăturii rigide (prin intermediul bielei) dintre cadrul sitei şi sursa de energie (motorul electric), caracterul mişcării particulelor pe suprafaţa sitei este determinat, mărimea oscilaţiilor fiind constantă şi independentă de încărcarea cu material a sitei. Rama sitei este sprijinită pe suporţi elastici de forma unor arcuri lamelare (înclinate sau verticale). Amplitudinea mişcării este relativ mare (10... 30 mm) iar frecvenţa este cuprinsă în intervalul 150... 1000 oscilaţii / minut.

Fig. 3.4. Sisteme de antrenare a sitelor plane oscilante acţionate cu mecanism bielă manivelă plan [76] În vederea efectuării studiului teoretic al mişcării particulelor pe suprafaţa sitei, sistemului de antrenare (mecanismul bielă - manivelă) i se ataşează sistemul de axe x - y, axa x - x formând unghiul β cu orizontala. Acest unghi caracterizează înclinarea faţă de orizontală a direcţiei forţei de inerţie Fi care se transmite ansamblului sitei de către mecanismul bielă - manivelă (fig. 3.6,a şi 3.7,a). Ansamblului sitei i se ataşează sistemul de axe ξ- η, axa ξ - ξ fiind conţinută în planul sitei, formează unghiul α cu orizontala (fig. 3.6, b şi 3.7, b). 3. 2. 3. Procesul de lucru al separatoarelor cu site vibrante cu rezonanţă Separatorul cu sistem vibrator cu mase neechilibrate (v. fig. 3.1,b) se caracterizează prin aceea că mecanismul vibrator realizat din două mase m neechilibrate, montate fiecare pe câte un arbore, care se rotesc sincron, în sensuri contrare (fig. 3.9). Masele neechilibrate, aflate în mişcare de rotaţie, produc fiecare forţa centrifugă Fc = m·ω2·r. Datorită dispunerii simetrice a maselor şi datorită rotirii lor sincrone în sensuri contrare, componentele Fy ale forţelor centrifuge F c , pe direcţie perpendiculară pe axa de simetrie x - x , se echilibrează (se anulează reciproc), iar componentele Fx, pe direcţia axei x - x , se însumează şi dau forţa totală F care produce excitaţia: F = 2 ⋅ Fx = 2 ⋅ Fc ⋅ cos(ω ⋅ t ) (3.17)

Fig. 3.9. Schema de principiu a dispozitivului de producere a vibraţiilor cu mase neechilibrate. Mecanismul de vibrare poate fi amplasat în centrul de masă al ansamblului sitei sau spre zona de alimentare cu material (fig. 3.10). Orientarea diferită a axei active x - x, în raport cu suprafaţa sitei, produce o vibrare a acesteia pe direcţii diferite, cuprinse între cazul vibrării în lungul 27 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

suprafeţei sitei (fig. 3.10,a), când α = 0, şi până la vibrarea pe direcţie perpendiculară pe planul sitei (fig. 3.10,b), când α = π/2; în general α = 35...45°(fig. 3.10,c).

Fig. 3.10. Principiul de funcţionare al sitelor inerţiale echipate cu mecanism vibrator cu mase excentrice 3. 2. 4. Procesul de lucru al separatoarelor vibratoare acţionate electromagnetic Separatoarele acţionate cu vibratoare electromagnetice constă dintr-un dispozitiv mecanic de transport cu ajutorul căruia se deplasează stratul de material solid, alcătuit dintr-un jgheab sau ţeavă, precum şi din unitatea de acţionare/antrenare pentru excitarea vibraţiilor susţinută de o suspensie cu arcuri elicoidale.(v. fig. 3.2, c).

Fig. 3.11. Schema de principiu a unui separator vibrator antrenat electromagnetic: 1 – platforme vibratoare; 2 – carcasă vibrantă; 3 – magnet; 4 - placă miez magnetic mobilă; 5,6 mase adiţionale; 7 – arc; 8 – dispozitiv de control/comandă; 9 – arcuri suspensie. sf – amplitudine vibraţii placă electromagnet); sa – amplitudine efectivă a platformei Sub acţiunea vibraţiilor generate de vibratorul electromagnetic, jgheabul (tubul) de transport 1, suspendat elastic pe suport prin arcurile 9, este supus la vibraţii cu elongaţia S, orientate pe o direcţie dată α. Amplitudinea efectivă Sa, a jgheabului depinde de parametrii constructivi, funcţionali şi de reglaj cât şi de felul materialului transportat. Mişcarea masei vibratoare a jgheabului poate fi considerată, cu suficientă aproximaţie, ca o mişcare oscilatorie armonică sinusoidală, elongaţia S a mişcării oscilatorii este dată de relaţia: S = S a sin(ωt ) , (3.19) în care: Sa este amplitudinea oscilaţiei; ω –pulsaţia oscilaţiei: ω = 2π f (unde f este frecvenţa oscilaţiei, în Hz.) Viteza mişcării oscilatorii este dată de relaţia: v = S a ω cos(ωt ) , (3.20) în care v 0 = S 0 ω este amplitudinea vitezei. Acceleraţia mişcării oscilatorii este exprimată de relaţia: 28 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

a = − S a ω 2 sin(ωt ) ,

(3.21)

în care a 0 = − S a ω este amplitudinea acceleraţiei. Dacă valoarea amplitudinii acceleraţiei a0 jgeabului se raportează la acceleraţia gravitaţională g, se obţine caracteristica transportorului vibrator KM, dată de relaţia: a0 S 0ω 2 (3.23) KM = =− g g 2

Fig. 3.13. Traiectoria materialului transportat şi condiţiile de mişcare la jgheaburile vibratoare.

Dacă 1< KW < 3,3, atunci în momentul A particula se desprinde de suprafaţa de sprijin pe direcţia ascendentă (fig. 3.13). În timpul de aruncare ΔtF particula de material va descrie o traiectorie parabolică şi în punctul B întâlneşte din nou suprafaţa de transport şi, în cazul unei ciocniri plastice ideale, rămâne în intervalul de timp ΔtB în contact cu suprafaţa de transport, după care procesul se repetă. Acesta mod de acţionare corespunde jgheaburilor vibratoare. Straturile de material, cu o bună aproximaţie, se consideră că au o comportare corespunzătoare unei ciocniri plastice. Figura 3.14 demonstrează că funcţionarea la o valoare a excitaţiei uşor subcritică este cea mai recomandată, deoarece o amortizare crescută şi masa de materialului solid aflată pe jgheab – care de regulă coincid – au un efect stabilizator (v. fig. 3.14, DE, EF). La regimuri de funcţionare la valori critice şi supracritice trebuie de luat în considerare apariţia unei destabilizări (AB, BC).

Fig. 3.14. Factorul de amplificare a amplitudinilor vibraţiilor (V) în funcţie de raportul frecvenţelor de excitaţie (fa/fe). 3.3. Stadiul actual al cercetărilor teoretice privind procesul de lucru al sistemului de aspiraţie a impurităţilor uşoare din separatorul gravimetric Instalaţia de aspiraţie conţine ventilatorul de aspiraţie şi ciclonul pentru decantarea impurităţilor uşoare aspirate de la separatorul vibrator. 29 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

Ciclonul este echipamentul cel mai simplu şi mai comod de utilizat pentru separarea particulelor solide din masa de aer. Din punct de vedere constructiv, un ciclon cu intrare tangenţială poate fi caracterizat prin opt dimensiuni (v. fig. 3.15) [78].

Fig. 3.15. Schema constructivă a ciclonului cu intrare tangenţială a suspensiei

Datorită geometriei racordului de intrare şi a carcasei ciclonului, în interiorul ciclonului,elementele de masă ale fluidului se mişcă concomitent după trei direcţii (fig.3.17): • după o direcţie paralelă cu axa verticală a ciclonului, cu viteza vz; • mişcare de rotaţie în jurul avei verticale, cu viteza periferică u; • pe direcţie radială, perpendiculară pe axa de rotaţie, cu viteza vr;

Fig. 3.17. Direcţiile de mişcare ale particulelor în interiorul ciclonului [78]

Fig. 3.19. Curgerea fluidului din straturile limită în interiorul ciclonului

Fig. 3.20. Influenţa condiţiilor de curgere în stratul limită asupra unduirilor

30 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

În funcţie de valorile celor trei viteze: vz, u, vr, în interiorul ciclonului se deosebesc trei curenţi principali [78]: I- zona centrală, denumită şi zona vârtejului secundar, care este un curent ascendent ce se formează în centrul ciclonul, în jurul axei verticale, reprezentând mişcarea în spirală a fazei fluide din care s-a separat faza solidă. II- zona vârtejului primar care este un curent de fluid ce se formează în zona cuprinsă între razele R1 şi R2 ale ciclonului, reprezentând mişcarea în spirală a amestecului eterogen care este introdus tangenţial în interiorul ciclonului, prin racordul de alimentare. III -zona curgerii în stratul limită, (fig. 3.19) care cuprinde un strat de grosime redusă δ, aflat pe toată suprafaţa interioară a ciclonului. În interiorul ciclonului se deosebesc două regiuni, în fiecare din ele curgerea fluidului în stratul limită prezentând caracteristici diferite. Viteza de sedimentare în câmpul de forţe centrifug din ciclon, pentru cazul în care vrf (la periferia vârtejului secundar), se stabileşte în baza aceluiaşi raţionament ca şi la sedimentarea în câmp centrifugal, în aparate cu elemente rotative. Pentru a putea fi aplicate în cazul ciclonul, în relaţiile respective acceleraţia centrifugă se exprimă în funcţie de viteza v0 cu care amestecul eterogen pătrunde în ciclon, prin racordul de alimentare: 2 2 a c = ω 0 ⋅ R0 = v 0 / R0 în care R0 este raza traiectoriei circulare descrise de către particule la pătrunderea în interiorul corpului ciclonului prin racordul de intrare (fig.3.21).

Fig. 3.21. Secţiune orizontală prin ciclon

Pentru determinarea timpului de sedimentare se aplică raţionamentul utilizat, în care se consideră că viteza de sedimentare este derivata spaţiului în raport cu timpul şi că deplasarea particulelor, spre locul de sedimentare, se realizează pe direcţii radiale:

v sc = •

dR dt

Pe baza acestui raţionament se obţine: pentru regimul laminar de sedimentare, expresia timpului de sedimentare este: τ s = d 29⋅⋅vv 2 ⋅ ρ pρ−mρ m ⋅ ( R2 2 − R1 2 )

(3.36)

0

•

pentru regimul turbulent de sedimentare, timpul de sedimentare este:

τs =

R21, 5 − R11, 5 2 , 55⋅v0 ⋅ d

ρ p −ρm

(3.37)

ρm

In relaţiile de mai sus R1 reprezintă raza de dispunere a suprafeţei de separare, care se consideră egală cu raza orificiului ecluzei prin care se evacuează faza solidă; R2- raza interioară a părţii cilindrice a ciclonului. Din analiza relaţiilor (3.36) şi (3.37), rezultă că timpul de sedimentare este cu atât mai mare cu cât raza R2 a ciclonului este mai mare şi cu cât viteza v0 de pătrundere a amestecului în ciclon este mică.

31 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

Pentru determinarea timpului de staţionare în incinta ciclonului, se consideră că lungimea traiectoriei parcursă de particule din momentul intrării în ciclon şi până la sedimentarea deplină se poate calcula prin: L =ϕ⋅R, (3.38) În care φ este unghiul la centru corespunzător traiectoriei în spirală descrise de către particule de la intrarea lor în ciclon până la sedimentare: R-raza medie a traiectoriei R=(R1+R2)/2. Unghiul φ se determină cu relaţia : ϕ = 2 ⋅ π ⋅ n În care n reprezintă numărul de rotaţii în jurul axei de simetrie a ciclonului. Cercetările experimentale au scos în evidenţă faptul că de la intrarea în ciclon şi până la sedimentare particulele efectuează 4-5 rotaţii complete în jurul axei de simetrie a cilonului, n=1,55); 3.4. Stadiul actual al tehnicii şi metodologiei de cercetare experimentală a proceselor de lucru ale separatoarelor gravimetrice cuplate la sisteme de aspiraţie a impurităţilor uşoare 3.4.1 Aparatura pentru măsurarea deplasării Traductoare inductive de deplasare îşi bazează funcţionarea pe variaţia impedanţei unei bobine sub acţiunea mărimii de măsurat (poziţie sau deplasare) şi din punct de vedere constructiv pot fi de tipul cu miez mobil sau cu intrefier variabil. Traductoarele inductive cu miez mobil (fig. 3.31) sunt cele mai utilizate în tehnica măsurărilor. Deplasarea x ce trebuie măsurată se aplică miezului feromagnetic, care se deplasează în interiorul bobinei diferenţiale (formată din 2 bobine identice L1 şi L2), modificând inductanţa acesteia. Cele două bobine L1 şi L2 se montează în braţele alăturate ale unei punţi Wheatstone (fig. 3.31, b).

Fig. 3.31. Traductor inductiv de deplasare cu miez mobil cu două bobine conectate în sistem diferenţial: a - schema de principiu a traductorului şi caracteristica sa statică ; b - circuitul de măsurare (punte Wheatstone)

a b Fig. 3.32. Traductor inductiv de deplasare cu bobină diferenţială: a- schema constructivă ; b- circuitul electric de măsurare

32 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

3.4.2. Aparatura pentru măsurarea turaţiei După principiul de funcţionare, traductoarele de turaţie sunt de următoarele tipuri: tahogeneratoare şi cu impulsuri. Traductoarele de turaţie cu impulsuri electrice sunt acele traductoare la care frecvenţa de succesiune a impulsurilor este proporţională cu turaţia. O frecvenţă proporţională cu turaţia se obţine prin senzorii detectori de impuls, care pot fi realizaţi ca senzori inductivi, ca senzori magnetici sau ca senzori optici. Detectorul inductiv de impulsuri denumit traductor cu reluctanţă variabilă constă dintr-un magnet permanent în formă de bară, o bobină de inducţie şi o manta de închidere din material feromagnetic (fig. 3.37).

a b Fig. 3.37. Senzori cu reluctanţă variabilă. a) schema de principiu a sensorului b) variaţia tensiunii la o rotaţie a discului Traductoare de proximitate integrate folosite pentru măsurarea vitezelor unghiulare şi turaţiilor, pot fi: traductoare inductive (de tip TCA 105 N sau TCA 205 N) sau traductoare magnetice cu senzor Hall (de tip βSM 23X, cu X= l, 2, 3, 4 şi βSM 24, cu X= l, 2).

Fig. 3.38. Traductor de turaţie cu senzor de proximitate inductiv. În cazul senzorilor cu întreruperea fluxului luminos (fig. 3.40), structura lor este alcătuită, în principal, dintr-un element fotoelectric şi o sursă de radiaţii luminoase, în spectrul vizibil sau infraroşu, între care se află un disc opac cu orificii (repere) aşezate pe un cerc cu centrul în centrul discului (sau discul este transparent şi reperele sunt opace).

33 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

Fig.3.40. Senzor fotoelectric cu întreruperea fluxului luminos 3.4.3 Aparatura pentru măsurarea acceleraţiei Elementele sensibile pentru detectarea vibraţiilor sunt de tipul inerţial (cu masă seismică), care constau dintr-un sistem oscilant cu un grad de libertate, montat în interiorul unei carcase, mişcarea masei seismice fiind amortizată proporţional cu viteza.

Fig. 3.44. Schema constructivă a unui accelerometru cu convertor intermediar parametric de tip inductiv: 1-arc lamelar; 2 - bobine de măsurare cuplate diferenţial; 3-masă vibratorie (seismică); 4-corp; 5-ulei de amortizare; 6 – miez bobină.

Fig. 3.46. Structura constructivă a unor traductoare de acceleraţii cu convertoare generatoare de tip piezoelectric cu comprimare axială plăcilor: a- prestrângere cu şurub; b şi c - prestrângere elastică cu arcuri lamelare: 1-plăci piezoelectrice; 2-arcuri de precomprimare;3-şurub de prestrângere; 4-masa seismică (inerţială); 5-capace; corp (suport). Convertoarele intermediare, asociate elementelor sensibile cu masă seismică pentru conversie într-un semnal electric pot fi de tip parametric sau de tip generator. 34 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

Convertoarele intermediare de tip parametric se realizează în următoarele variante: a) cu traductoare electrice de forţă de tip rezistiv (tensomertic); b) cu traductoare electrice de tip inductiv c) cu traductoare electrice de tip capacitiv; d) cu traductoare electrice de forţă de tip piezoelectric. Convertoarele intermediare de tip inductiv se bazează pe modificarea reluctanţei unei bobine diferenţiale, prin deplasarea unui miez mobil legat de masa seismica (fig. 3.44). Masa seismică 3 este fixată pe miezul 6 al bobinei, care fiind legat elastic de corpul 4 al accelerometrului prin arcul lamelar 1, deplasarea miezului se face proporţional cu valoarea forţei de acceleraţie (inerţie) a masei şi, implicit, cu valoarea acceleraţiei a. 3.4.4 Aparatura pentru măsurarea debitului fluidelor La măsurarea vitezei gazelor în tuburi de dimensiuni mari sau în spaţii deschise (de exemplu viteza aerului din atmosferă) se utilizează aparate adecvate numite anemometre care pot fi rotor cu turbină axială (fig. 3.51,a) sau cu rotor cu cupe (fig. 3.51,b). Turaţia axului turbinei, proporţională cu valoarea debitului ce trece prin turbină, se măsoară cu traductoare cu impulsuri de diferite tipuri (analog sau digital) şi se transmite la aparatura de măsurare sau de înregistrare.

Fig. 3.51. Aparate pentru măsurarea vitezei aerului şi gazelor (anemometre): a-anemometru cu turbină axială cu palete: b- anemometru cu turbină cu cupe Anemometrul cu fir cald (cu filament) este format dintr-un senzor (sondă) realizat sub forma unui fir (conductor) rezistiv foarte subţire şi scurt confecţionat din platină sau wolfram, care alcătuieşte o sondă ce se introduce în curentul de aer a cărui viteză se măsoară.

Fig. 3.55. Schema unui anemometru cu cu rezistenţeelectrice ( cu fir cald): a-principiul de răcire a rezistenţei cu fir cald; b- principiul de măsurare prin menţinerea temperaturii temperaturii constante:1-senzorul răcit; 2-termometre cu rezistenţă electrică

35 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

4. NECESITATEA ŞI OBIECTIVELE LUCRĂRII DE DOCTORAT 4.1. Necesitatea lucrării de doctorat Pentru reducerea numărului de echipamente tehnice, a consumului de energie şi a spaţiilor tehnologice utilizate în procesul de separare a impurităţilor din seminţele de cereale înaintea măcinării, se recurge la separarea concomitentă a mai multor categorii de impurităţi, folosind o serie de echipamente tehnice combinate. Separatoarele gravimetrice efectuează separarea impurităţilor din seminţele de cereale pe baza diferenţei dintre masele specifice ale componentelor din masa de seminţe şi din punct de vedere constructive şi funcţional se realizează sub forma unor platforme oscilante antrenate de mecanisme care generează mişcări de transport asemănătoare cu cele ale transportoarelor vibrante. Acestea primesc mişcări oscilatorii generate cu mecanisme bielă-manivelă, cu dispozitive vibratoare cu mase excentrice neechilibrate sau cu dispozitive vibratoare cu electromagneţi. La majoritatea construcţiilor actuale de separatoare gravimetrice mişcările oscilatorii ale suprafeţei de lucru se combină cu acţiunea curenţilor de aer, îmbinând în acest fel separarea pe principiul masei specifice a particulelor grele cu separarea pe principiul aerodinamic a particulelor uşoare. În acest scop separatorul gravimetric este cuplat la o instalaţie cu recirculare a curenţilor de aer, formată din ventilatorul de aspiraţie, conducte de transport pneumatic şi ciclonul pentru decantarea impurităţilor uşoare aspirate de la separatorul vibrator. Separarea combinată se realizează prin cuplarea separării gravimetrice prin vibraţii mecanice a particuleor grele (sub formă de pietricele, fragmente de corpuri metalice, cioburi de sticlă, bulgări de pământ- care au aceeaşi mărime ca boabele de grâu, dar cu o masă specifică mai mare decât boabele de grâu) cu separare hidrodinamică a particulelor uşoare (pleavă, paie, praf), proces care să conducă în final la optimizarea parametrilor de lucru şi creşterea performanţelor echipamentelor tehnice destinate separării impurităţilor. Cercetările teoretice şi experimentale efectuate pe plan internaţional la separatoarele gravimetrice se referă în special la studiul oscilaţiilor platformelor oscilante de separare, pentru optimizarea parametrilor funcţionali ai acestora. Până în prezent s-au efectuat numai în mod sporadic fie cercetări privind influenţa parametrilor constructivi şi funcţionali ai instalaţiei de aspiraţie (cuplate la separatorul cu vibraţii), fie asupra eficienţei şi calităţii procesului de separare. Parametrii instalaţiei de aspiraţie sunt caracterizaţi de viteza şi debitul curentului de aer aspirat de ventilator prin stratul de seminţe aflat pe suprafaţa platformei vibratoare (de lucru) a separatorului gravimetric. Ca urmare a celor menţionate şi rezultate din studiul documentar din cap. 3 , apare ca necesară şi deosebit de oportună aprofundarea cercetărilor teoretice şi experimentale asupra proceselor combinate de separare a impurităţilor din seminţele de cereale, în cazul de faţă a grâului. 4.2. Obiectivele lucrării de doctorat Ţinând seama de realizările existente pe plan naţional şi mondial şi de stadiul cercetărilor teoretice şi experimentale privind procesele de lucru ale echipamentelor destinate separării impurităţilor din seminţele de cereale lucrarea de doctorat are ca obiectiv principal optimizarea proceselor de separare a impurităţilor din amestecurile de seminţe în funcţie de masa specifică şi de proprietăţile aerodinamice ale componentelor. Atingerea acestui obiectiv presupune parcurgerea secvenţială şi rezolvarea unor obiective subsidiare, cele mai importante dintre acestea fiind : • analiza tehnologiilor pentru prelucrarea primară a cerealelor şi evidenţierea rolului şi importanţei prelucrării primare a seminţelor de cereale asupra performanţelor cantitative şi calitative ale produselor finite; • realizarea unui studiu privind stadiului actual al realizărilor în domeniul construcţiei de echipamente şi instalaţii utilizate la separarea impurităţilor din seminţele de cereale, cu evidenţierea avantajelor şi dezavantajelor acestora; • realizarea unui studiu privind stadiului actual al cercetărilor teoretice şi experimentale privind 36 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

procesele de lucru ale echipamentelor destinate separării impurităţilor din seminţele de cereale în funcţie de masa specifică şi proprietăţile aerodinamice ale componentelor din masa seminţelor de cereale; • realizarea unor cercetări teoretice şi experimentale privind comportarea din punct de vedere tehnic şi tehnologic al unui sistem combinat de separare format din separator gravimetric vibrator şi o instalaţie de aspiraţie cu ventilator (cuplată la camera de lucru a separatorului) în vederea optimizării proceselor de separare a impurităţilor din amestecurile de seminţe, cu aplicaţie la cereale. Obiectivul principal al cercetării teoretice constă în elaborarea unui studiu teoretic al proceselor de lucru ale sistemelor de separare gravimetrică (în funcţie de masa specifică) folosind un sistem combinat de separare format din separator gravimetric vibrator şi o instalaţie de aspiraţie cu ventilator, cuplată la camera de lucru a separatorului. În vederea atingerii obiectivului stabilit a fost necesară parcurgerea secvenţială şi rezolvarea mai multor obiective subsidiare: • Studiul şi analiza mişcării de transport a particulelor grele ale materialului supus separării ca urmare a procesului vibrator al platformei de lucru a separatorului, proces prin care se realizează transportul particulelor grele şi eliminarea acestora la partea superioară a suprafeţei de lucru; • Elaborarea modelelor dinamice vibrante echivalente şi a modelelor matematice aferente acestora pentru studiul dinamicii şi cinematicii proceselor de transport al particulelor grele pe suprafaţa de lucru a separatoarelor, considerate ca sisteme elastice vibrante la care masele sunt acţionate de forţe perturbatoare • Analiza şi interpretarea modelelor matematice ale sistemelor vibrante elaborate pentru studiul sistemelor vibrante luate în studiu, în vederea analizei comportării modelelor dinamice echivalente şi, implicit a sistemelor reale ale separatoarelor vibratoare studiate şi elaborării unor soluţii de optimizare funcţională a procesului separării combinate (separare mecanică şi aerodinamică); • Studiul proceselor fizice din sistemul de aspiraţie ataşat (cuplat) la camera de lucru a separatorului vibrator gravimetric, în vederea cunoaşterii acţiunii curenţilor de aer aspirat de ventilator la trecerea prin straturile de produs aflat pe platforma de lucru a separatorului şi prin conducta de aspiraţie. Obiectivul principal al cercetării experimentale constă în determinarea, prin măsurători, a parametrilor funcţionali ai sistemului de separare, care influenţează şi caracterizează indicatorii calitativi şi tehnologici ai procesului de separare a impurităţilor din seminţele de cereale. În vederea atingerii obiectivului stabilit a fost necesară parcurgerea secvenţială şi rezolvarea mai multor obiective subsidiare: • realizarea unei instalaţii experimentale de cercetare (stand) formată dintr-un separator vibrator care funcţionează pe criteriul greutăţii specifice a componentelor amestecurilor şi o instalaţie de aspiraţie a aerului utilizând echipamente şi componente existente în cadrul altor modele experimentale; • stabilirea parametrilor care urmează să fie determinaţi experimental, în vederea realizării obiectivelor tezei de doctorat; • elaborarea unei metodologii şi unui program de cercetare în concordanţă cu obiectivele urmărite, ţinând seama de parametrii constructivi şi funcţionali ai separatorului şi instalaţiei de aspirare a aerului; • alegerea şi amplasarea aparaturii de măsurare în instalaţia experimentală şi elaborarea unei metodologii de măsurare, achiziţionare şi prelucrare a datelor experimentale obţinute; • elaborarea unor concluzii şi recomandări privind optimizarea proceselor de separare a impurităţilor din masa de seminţe.

37 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

5. CONTRIBUŢII LA CERCETAREA TEORETICĂ A PROCESELOR DE SEPARARE A IMPURITĂŢILOR DIN SEMINŢELE DE CEREALE ÎN FUNCŢIE DE MASA SPECIFICĂ 5.1. Obiectivele cercetării teoretice Obiectivele cercetării teoretice din cadrul tezei de doctorat constau în elaborarea unui studiu teoretic al proceselor de lucru ale sistemelor de separare gravimetrică (în funcţie de masa specifică) folosind un sistem format din separator gravimetric combinat cu o instalaţie de aspiraţie cu ventilator, cuplată la camera de lucru a separatorului. Obiectivele subsidiare ale cercetării teoretice sunt următoarele: • Studiul şi analiza mişcării de transport ale particulelor grele ale materialului supus separării ca urmare a procesului vibrator al platformei de lucru a separatorului, proces prin care se realizează transportul particulelor grele şi eliminarea acestora la partea superioară a suprafeţei de lucru; • Elaborarea modelelor dinamice vibrante echivalente şi a modelelor matematice aferente acestora pentru studiul dinamicii şi cinematicii proceselor de transport al particulelor grele pe suprafaţa de lucru a separatoarelor, considerante ca sisteme elastice vibrante la care masele sunt acţionate de forţe perturbatoare. Pentru antrenarea platformei sistemelor vibrante în vederea generării forţelor perturbatoare se vor analiza 3 cazuri distincte: - antrenarea (acţionarea) masei vibrante printr-un dispozitiv mecanic legat cinematic rigid de masă, de tipul mecanism bielă-manivelă; - antrenarea (acţionarea) masei vibrante printr-un dispozitiv mecanic vibrant cu excentric format din mase rotitoare neechilibrate, montate pe masa vibrantă a separatorului. Acest caz reprezintă cazul separatorului utilizat la cercetarea experimentală în laborator (v. cap. 6); - antrenarea (acţionarea) masei vibrante printr-un dispozitiv vibrant cu electromagneţi, montat pe masa vibratoare a separatorului; • Analiza şi interpretarea modelelor matematice ale sistemelor vibrante elaborate pentru sistemele vibrante luate în studiu, modele care descriu comportarea dinamică a modelelor dinamice echivalente şi, implicit a sistemelor reale ale separatoarelor vibratoare studiate, în vederea elaborării unor soluţii de optimizare funcţională a procesului separării combinate (separare mecanică şi aerodinamică); • Studiul proceselor fizice din sistemul de aspiraţie ataşat (cuplat) la camera de lucru a separatorului vibrator gravimetric, în vederea cunoaşterii acţiunii curenţilor de aer aspirat de ventilator la trecerea prin straturile de produs aflat pe platforma de lucru a separatorului şi prin conducta de aspiraţie, urmărind determinarea următorilor parametri: - vitezele de plutire şi de cădere liberă a particulelor de materiale din seminţele de cereale; - parametrii fizici şi funcţionali ai curenţilor de aer la trecerea prin conducte (viteza şi debitul ce aer) şi parametrii dimensionali ai conductelor, în vederea optimizării proceselor de fluidizare a stratului de material aflat în separator şi de transport a particulelor uşoare spre ciclonul de separare. 5.2. Analiza procesului de lucru al separatoarelor gravimetrice cu vibraţii 5.2.1. Studiul mişcării particulelor de material pe suprafaţa de lucru a separatorului gravimetric Schema dinamică echivalentă a separatorului gravitaţional cu reazeme elastice este prezentată în figura 5.3 Cadrul sită 2 al separatorului, montat pe arcurile 4, sub acţiunea sistemului de antrenare 1 (în schemă sub acţiunea unui mecanism cu excentric) oscilează în direcţia S.

38 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

Produsul supus separării prin vibraţii ajunge pe sită prin racordul de alimentare 3, primind impulsuri, execută la fiecare oscilaţie a sitei vibrante o deplasare mică înainte. Însumând această multitudine de mici deplasări, se obţine deplasarea materialului de-a lungul sitei cu o anumită viteză medie vmed.

Fig. 5.3. Schema dinamică echivalentă a separatorului gravimetric vibrant cu reazeme elastice Pentru a asigura mişcarea cadrului sită în orice fază de-a lungul liniei drepte, lungimea reazemelor trebuie să fie suficient de mare, iar amplitudinea oscilaţiilor, respectiv, mică. În acest caz, oscilaţiile sitei sunt apropiate de cele armonice şi pot fi descrise cu funcţiile cunoscute pentru .

..

deplasarea S, viteza S şi acceleraţia S : S = A sin pt ; .

S = Ap cos pt ;

(5.1)

..

S = − Ap 2 sin pt , în care: A, Ap, Ap2 sunt amplitudinea deplasării, vitezei şi acceleraţiei; p – frecvenţa unghiulară a oscilaţiilor sau viteza unghiulară a excentricului; pt, t – unghiul de fază şi timpul. În conformitate cu schema de calcul (v. fig. 5.3) ecuaţiile diferenţiale, care descriu stările de mişcare ale particulei în sistemul mobil de coordonate xOy, legate rigid cu suprafaţa oscilantă (cu cadrul sitei), au forma: ..

..

..

..

m x = m S cos( β − α ) − mg sin α + F

(5.2)

m y = m S sin( β − α ) − mg cos α + N în care: m – masa particulei; β şi α – unghiul de înclinare a liniei oscilaţiei (vibraţiei) şi a planului cadrului sitei faţă de orizontală; g –acceleraţia gravitaţională; F – forţa de frecare (de rezistenţă) a particulei cu sita; N – reacţiunea normală din partea cadrului sitei. În afară de aceasta, forţa de frecare a particulei cu sita (pentru y = 0) este egală cu: . ⎧ − >0 f N pentru x B ⎪ . ⎪ (5.3) F = ⎨ f B N pentru x < 0 ⎪ . ⎪± f b N pentru x = 0 ⎩ în care: fb şi f0b – coeficienţii de frecare exterioară a particulei în cazul alunecării şi al repausului, care în cazul cel mai simplu se adoptă egali, adică fb ≈ f0b. Când y = 0, particula se află pe sită, iar reacţiunea normală ..

N = mg cos α − m S sin( β − α ) > 0

(5.4)

39 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

La începutul cursei sau ciclului, cadrul sitei se mişcă din ce în ce mai încet. Viteza particulei creşte, forţa de apăsare a particulei pe sită se micşorează. Într-un anumit moment apăsarea devine zero şi particula, desprinzându-se de sită, execută un microzbor în direcţia deplasării. În momentul desprinderii particulei (t = t0T, N = 0) se produce echilibrul forţelor care acţionează asupra particulei, proiectate pe axa Oy. De unde, în baza ecuaţiilor (5.1) şi (5.4), se obţine: g ⋅ cos α sin pt OT = =λ (5.5) 2 Ap sin( β − α ) Coeficientul λ este adimensional şi leagă în aceeaşi relaţie parametrii principali ai separatorului cu sită vibrantă: unghiul de înclinare α al cadrului sită, unghiul de înclinare β al liniei oscilaţiei (al direcţiei oscilaţiei), amplitudinea şi frecvenţa. Adesea în locul lui λ se foloseşte inversul acestui coeficient – coeficientul regimului de funcţionare Γ = 1/λ. În calculele simplificate, cu ajutorul coeficientului λ, se poate determina timpul de desprindere a particulei şi deplasarea cadrului sită din momentul începerii ciclului mişcării. În acest .

caz, în momentul desprinderii, viteza particulei voT şi viteza cadrului sită S 0T , în direcţia liniei oscilaţiei, se consideră egale. În proiecţia pe axa Oy cu luarea în considerare a relaţiei (5.5), ecuaţia acestor viteze are forma: .

vOT y = S OT y = Ap cos( pt OT ) sin( β − α ) = Ap 1 − λ2 sin( β − α )

(5.6)

·

unde S 0Ty este proiecţia pe axa Oy a vitezei cadrului sită în momentul desprinderii particulei. S OT y = A sin( pt OT ) sin( β − α )

(5.7) Din mecanica teoretică se cunoaşte ecuaţia mişcării corpului aruncat cu un unghi β faţă de orizontală. În proiecţia pe axa Oy ecuaţia deplasării particulei, fără a lua în considerare rezistenţa aerului, cu timpul iniţial t = t0T, are forma: (t − t OT ) 2 y OT y = vOT y (t − t OT ) − g cos α (5.8) 2 De la începutul ciclului până în momentul desprinderii particulei, cadrul sită parcurge distanţa S 0T = A sin pt 0T . Dacă se consideră că particula se deplasează împreună cu cadrul sită fără alunecare, drumul ei pe axa Oy până în momentul t = t0T va fi: S OT y = A sin( pt OT ) sin( β − α ) . (5.9) Poziţia particulei pe axa Oy în momentul căderii ei (t = tc) se determină cu relaţia: y c = S OT y + yOT = A sin( pt OT ) sin( β − α ) + Ap 1 − λ2 (t c − t OT ) sin( β − α ) − g cos α

(t c − t OT ) 2 (5.10) 2

După transformările acestei relaţii, se obţine: y c = S OT y + y OT = A sin( pt OT ) sin( β − α ) + Ap 1 − λ2 (t c − t OT ) sin( β − α ) − g cos α

(t c − t OT ) 2 2

Pentru timpul tc poziţia sitei vibratoare se poate determina cu relaţia: S cy = A sin( pt c ) sin( β − α )

(5.11) (5.12)

Întrucât poziţia suprafeţei cadrului vibrator şi a particulei în momentul tc, în calculele simplificate, coincid, yc = Scy, se poate scrie: A sin( pt c ) sin( β − α ) = A sin( β − α )[λ + 1 + λ2 ( pt c − pt OT ) − 0,5λ ( pt c − pt OT ) 2 ]

(5.13)

sau sin pt c = λ + 1 − λ2 ( pt c − pt OT ) − 0,5λ ( pt c − pt OT ) 2 (5.14) Ecuaţia transcendentă (5.14) se rezolvă grafic (fig. 5.4) pentru diferite valori λ, separat pentru pt0T şi ptc . 40 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

Pentru separatoarele gravimetrice este posibil regimul de funcţionare numai cu particule aruncate. Totodată, timpul de zbor al particulei este egal cu timpul T al unui ciclu sau al câtorva cicluri de oscilaţii. Pentru pt c = pt 0T = 2π, sin( pt c ) = sin(ot 0T ) = λ valoarea parametrului adimensional va fi: 1 λ= ≈ 0,3 π 2 +1 Regimurile cu o durată a zborului de una sau două perioade (λ = 0,157) nu sunt apte pentru separarea produselor grele din cauza apariţiei sarcinilor de şoc pe sita vibratoare şi a creşterii nivelului zgomotului. În conformitate cu cercetările efectuate pentru separatoarele gravimetrice cu site vibratoare acţionate prin excentrice (mase neechilibrate), parametrul λ are valorile medii λ = 0,35…0,7, iar pentru separatoarele densimetrice cu site vibratoare cu acţionare centrifugală şi electromagnetică λ = 0,3…0,5.

Fig. 5.4 . Curbele care caracterizează poziţia sitei vibratoare în momentul desprinderii particulei toT şi al căderii ei tc. 5.2.2. Calculul dinamic al separatorului vibrator legat cinematic rigid cu excentricul de acţionare. 5.2.2.1. Aspecte generale privind calculul dinamic al separatoarelor cu platformă vibratoare Din punct de vedere dinamic, separatorul vibrator reprezintă un sistem dinamic vibrant cu una sau mai multe mase oscilante (grade de libertate), legate de suport sau între ele cu elemente elastice (arcuri, elemente din metale şi cauciuc) şi dintr-un sistem de antrenare care asigură forţa perturbatoare necesară pentru un sistem oscilant stabil. Tipul antrenării şi regimul mişcării masei separatorului influenţează într-un mod esenţial asupra forţelor din elementele sistemului, a consumului energetic şi stabilitatea funcţionării sistemului. Parametrii dinamici ai separatorului se calculează pornind de la funcţionarea comună a separatorului cu material supus procesării şi a elementului de antrenare. Schema de principiu a unui separator vibrator cu acţionare cu mecanism bielă- manivelă este prezentată în figura 5.5. Masa vibrantă 2 a separatorului este fixată cu elemente elastice pe suport, fiind antenată cu mecanismul cu excentric 1 (legătură cinematică rigidă)

Fig. 5.5. Schema de principiu a unui separator vibrator cu acţionare cu mecanism bielămanivelă 41 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

Fig. 5.6. Scheme de calcul dinamic ale separatorului cu element vibrant legat cinematic rigid cu excentricul de acţionare: a –schema generală de calcul; b – diagrama de încărcare – descărcare a elementelor elastice (1 – încărcare; 2 – descărcare)

Schema dinamică de calcul a separatorului cu o masă vibrantă legată cinematic rigid cu excentricul de antrenare (mecanism bielă-manivelă) este prezentată în figura 5.6, a iar diagrama de încărcare-descărcare a legăturii elastice a masei vibrante este dată În figura 5.6,b. Pentru calculul dinamic al separatorului cu un grad de libertate, schema din figura 5.6 se transformă, de obicei, într-o schemă dinamică de calcul simplificată (fig. 5.7), care poate fi folosită pentru separatoare echipate cu orice tip de antrenare.

Fig. 5.7. Schema de calcul dinamic a separatorului vibrator cu o masă vibrantă şi un grad de libertate (valabil pentru orice tip de acţionare).

În conformitate cu schema din figura 5.7, masa redusă m a separatorului oscilează în direcţia S sub acţiunea forţei perturbatoare F(t) generată de mecanismul de acţionare. Forţa de rezistenţă a elementelor de legătură elastice F(c, μ) se opune mişcării masei separatorului. Întrucât această forţă ajunge la valoarea de 85…90 % din suma tuturor forţelor de rezistenţă ale sistemului vibrant, în calculele dinamice se introduc coeficienţi de corecţie pentru forţele externe de rezistenţă ale mişcării materialului pe platforma masei oscilante. Masa redusă m a elementelor oscilante ale sistemului vibrant se calculează cu relaţia: m = m S + k in min

(5.18) în care: ms este masa suprafeţei de lucru a separatorului şi a altor piese legate de aceasta; kin = 0,1…0,25 – coeficientul de reducere a masei încărcăturii în raport cu masa întregului cadru oscilant; min – masa încărcăturii care se află pe suprafaţa de lucru a cadrului oscilant. În cazul general, pentru elementele de legătură elastice cu amortizare vâscoasă se foloseşte ipoteza frecării vâscoase încît forţa de rezistenţă este dată de relaţia [123]: .

F (c, μ ) = cS + cμ S ,

(5.19) în care: c este rigiditatea elementelor elastice de legătură; μ – factorul de frecare internă (coeficient de amortizare văscoasă): pentru cauciuc μ = 0,001 s. 42 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

Aplicând principiul lui D’Alembert pentru sistemul din figura 5.7, ecuaţia de mişcare a masei reduse m sub acţiunea forţei perturbatoare F(t) are forma: ..

m S = F (t ) − F (c, μ ) ,

(5.20) Rezolvând împreună ecuaţiile (5.19) şi (5.20), se obţine ecuaţia de mişcare a masei reduse într-o formă care permite analiza şi calculul comod al separatoarelor vibratoare cu o masă, care este valabilă pentru orice tip de acţionare a masei vibrante: ..

.

m S + cμ S + cS = F (t ) .

(5.21)

5.2.3 Calculul dinamic al separatorului vibrator acţionat cu mecanism bielă-manivelă Separatorul cu masă vibrantă acţionat cu excentric funcţionează într-un regim apropiat de cel rezonant, menţinând stabilitatea amplitudinii, determinată de raza manivelei. Totodată, el se caracterizează printr-o gamă largă a valorilor amplitudinii (până la 15 mm). Pentru separatorul cu sistem de acţionare rigid cu mecanism bielă-manivelă (v. fig. 5.3 şi 5.6) proiecţia deplasării capătului razei manivelei pe direcţia oscilaţiei este S 0 = rsinpt (în acest caz r reprezintă amplitudinea oscilaţiei), iar deplasarea masei reduse S = S0 şi A = |Smax| = r. În felul acesta, ecuaţia (5.21) satisface soluţia particulară: S = r sin pt (5.22) însă în cazul în care forţa perturbatoare este dată de relaţia: F (t ) = F sin( pt + θ ) , (5.23) în care: F este amplitudinea forţei perturbatoare F(t); θ – unghiul de defazaj între direcţia deplasării S şi direcţia forţei F. .

..

Înlocuind S , S , S , şi F (t ) din ecuaţia (5.1) în relaţia (5.23), se obţine expresia: − mrp 2 sin pt + cμrp cos pt + cr sin pt = F sin( pt + θ ) care după transformări, devine: (−mrp 2 + cr − F cos θ ) sin pt + (cμrp − F sin θ ) cos pt = 0 . Ultima relaţie este adevărată numai în cazul în care factorii dinaintea funcţiilor sin şi cos sunt egali cu zero, adică: F cos θ − cr + mrp 2 = 0 F sin θ − μcrp = 0 Soluţia sistemului format din cele două ecuaţii de mai sus este dată de relaţiile: F = r (c − mp 2 ) 2 + c 2 μ 2 p 2 ; cμp θ = arctg c − mp 2

(5.24)

5.2.4 Calculul dinamic al separatorului acţionat cu vibratoare cu mase centrifugale neechilibrate Schema simplificată de calcul a separatorului cu o masă (sită) vibrantă suspendată elastic acţionată cu dispozitiv vibrator cu mase neechilibrate este prezentată în figura 5.9. Masa vibrantă 4 este suspendată liber pe elementele elastice 1, primeşte oscilaţii de la vibratorul centrifugal 3, forţa perturbatoare rezultantă fiind orientată sub o anumită direcţie în raport cu suprafaţa de lucru vibratoare. Locul de plasare al sistemului de acţionare se alege în aşa fel încât direcţia forţei perturbatoare să treacă prin centrul de masă (c.g) al întregului sistem, eliminând prin aceasta posibilitatea legănării suplimentare a suprafeţei masei vibrante, care perturbă legea armonică normală de mişcare. Rigiditatea mică a suspensiei (a amortizoarelor) asigură un reglaj postrezonant

43 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

al sistemului şi elimină transmiterea sarcinilor dinamice mari la reazeme. Pentru încărcarea şi descărcare materialului se folosesc manşoanele 2 şi 5. În regimul de funcţionare postrezonant frecvenţa de rotaţie a maselor este cu mult mai mică decât frecvenţa proprie p1 a sistemului oscilant.

Fig. 5.9.Schema dinamică de calcul a unui separator cu vibrator cu acţionare centrifugală: 1-elemente elastice de suspendare; 2, 5- manşoane; 3- vibratoare cu mase centrifugale neechilibrate; 4- masă vibrantă separator.

În conformitate cu schema dinamică de calcul (fig.5.9), forţa perturbatoare rezultantă Ft, care este orientată sub un anumit unghi β în raport cu suprafaţa de lucru vibratoare, provoacă oscilaţia masei reduse m0. Prin luarea în considerare a mişcării de transport S şi a mişcării relative S0, ecuaţia de mişcare este dată de relaţia ..

..

F (t ) = −m0 ( S 0 + S )

(5.26)

..

unde S 0 este componenta acceleraţiei centripete care apare ca urmare a rotaţiei fiecărei din cele două mase 0,5 m0 a vibratorului centrifugal. Deoarece deplasarea relativă a fiecăreia din mase (0,5 m0) ale vibratorului în direcţia S este egală cu S 0 = rsinωt , atunci se obţine: ..

.

S 0 = rω cos ωt şi S 0 = −rω 2 sin ωt în care: r este excentricitatea excentricelor; ω – frecvenţa lui de rotaţie. Folosind relaţiile (5.21) şi (5.25), se poate obţine ecuaţia de mişcare a platformei vibrante cu acţionare de către o forţă centrifugală: ..

.

(5.27) (m + m0 ) S + cμ S + cS = m0 rω 2 sin ωt Soluţia particulară a acestei ecuaţii pentru oscilaţii stabilizate are forma: S = A sin(ωt − ϕ s ) (5.28) în care: A este amplitudinea oscilaţiilor forţate ale sistemului; φS – unghiul de defazaj între direcţiile deplasării S şi S0. Prin analogie cu rezolvarea ecuaţiei (5.21), diferenţiind relaţia (5.27) şi înlocuind viteza şi .

..

acceleraţia, S şi S , în formula (5.27), se obţine o identitate, prin egalarea cu zero a factorilor de pe 44 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

lângă funcţiile sin ωt şi cos ωt. Prin rezolvarea sistemuli de două ecuaţii cu două necunoscute obţinute, rezultă soluţiile: A = m0 rω 2 / μ 2 c 2ω 2 + (c − mω 2 − m0ω 2 ) 2

ϕ s = arctg

μcω c − mω 2 − m0ω 2

(5.29) (5.30)

Amplitudinea oscilaţiilor platformei separatorului, care depinde de frecvenţa de rotaţie a excentricului, are valoarea maximă pentru ω = p1 = c /( m + m0 ) , când φS = π/2: Amax = m0 rω /( μ ⋅ c) (5.31) Înlocuind soluţia particulară în relaţia (5.26) şi aducând-o la forma ecuaţiei (5.23), se obţine: (5.32) F (t ) = m0 [rω 2 sin ωt + Aω 2 sin(ωt − ϕ s )] = F sin(ωt − ψ ) În relaţia de mai sus amplitudinea forţei perturbatoare F şi unghiul de defazare ψ dintre forţa şi decalarea maselor excentrice sunt necunoscute. Dacă înlocuim în ecuaţia (5.32) relaţiile (5.29) şi (5.30) şi o rezolvăm prin aceeaşi metodă de mai sus, se obţin mărimile căutate, adică: F = m0 rp 2

μ 2 c 2ω 2 + (c − mω 2 ) 2 μ 2 c 2ω 2 + (c − mω 2 − m0ω 2 ) 2

(5.33)

m0 cμω 3 (5.34) μ 2 c 2ω 2 + (c − mω 2 )(c − mω 2 − m0ω 2 ) Forţa perturbatoare a sistemului de antrenare are valoarea maximă pentru ω = p1. Prin creşterea turaţiei ea se micşorează şi devine minimă pentru ω = p = c / m . Pentru un ciclu al oscilaţiilor lucrul mecanic al forţei perturbatoare este dat de relaţia: T dS dt W = ∫ F (t ) dt 0 unde T = 2π/ω este perioada sau timpul unei rotaţii a excentricului vibrator.

ψ = arctg

5.2.5. Calculul dinamic al separatorului acţionat cu vibratoare electromagnetice Schema de principiu a unui separator cu platformă (sită) acţionată cu vibratoare electromagnetice este prezentată în figura 5.10. Masa vibrantă 2 a separatorului este suspendată pe arcuri lamelare iar acţionarea masei se face cu vibratorul electromagnetic 1. Avantajele vibratoarelor electromagnetice constau în lipsa pieselor cu frecare şi a celor în mişcare de rotaţie, în reglarea progresivă a productivităţii, iar printre dezavantaje se numără amplitudinea mică a vibraţiilor masei oscilante (0,5…2 mm).

Fig. 5.10. Schema de principiu a unui separator acţionat cu vibratoare electromagnetice 1- vibrator electromagnetic; 2-masa suspendată vibratoare;

Schema simplificată de calcul a unui separator vibrator acţionat electromagnetic este prezentată în figura 5.12. Conform acestei scheme, ecuaţia de mişcare a sistemului are forma: 45 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT ..

.

m S + μc S + c1 S = F (t ) (5.37) în care: m este masa redusă a platformei vibratoare a separatorului, care include şi masa indusului şi masa de reglare; c1 = c + c0 – rigiditatea redusă a sistemului, compusă din rigiditatea c a elementelor elastice principale şi rigiditatea c0 a legăturilor elastice ale vibratorului.

Fig. 5.12. Schema de calcul a separatorului cu vibrator electromagnetic.

Pentru simplificare, se considera că jocul de aer variabil este egal cu o anumită mărime constantă. În această situaţie, relaţia (5.37) capătă forma unei ecuaţii liniare neomogene [123]: ..

.

(5.38) m S + μc S + c1 S = F (1 + cos 2 pT t ) în care: F = k F Bm2 S c / 2 – componenta constantă a forţei de excitaţie a vibratorului, în N; kF = 3,98·105 – coeficient de proporţionalitate; Bm – amplitudinea inducţiei magnetice în joc (T); Sc – aria secţiunii transversale a miezului (m2);pT – frecvenţa curentului alternativ (1/s). Soluţia particulară a ecuaţiei (5.38) are forma: S = A0 + A1 cos(2 pT t − ϕ ) în care: A0 = F/c1 este deplasarea constantă a centrului de masă O al masei m; A1 – amplitudinea oscilaţiilor centrului O; φ – unghiul de defazaj dintre componentele variabile ale centrului de masă O şi forţa perturbatoare F date de relaţiile: A1 = ( F / m) (c1 / m − 4 p12 ) 2 + 4μ 2 c 2 pT2 / m 2 ;

ϕ = arctg

2 μcpT . c1 − 4mp r2

(5.39) (5.40)

5.3. Studiul procesului de lucru al sistemului de aspiraţie ataşat separatorului gravimetric 5.3.1. Analiza acţiunii curentului de aer asupra unei mase de particule dispuse în strat Să presupunem că un sistem de separare elementar este străbătut de un curent de aer vertical cu sens ascendent, de viteză constantă va şi densitate ρa. Asupra unei particule materiale de formă cvasi-sferică şi rază R (fig.5.13), va acţiona

presiunea dinamică

p din =

ρ a ⋅v 2 a 2

, care va genera forţa de rezistenţă aerodinamică cu sens

ascendent Fa de modul: 2

(5.41) │ Fa │= c ⋅ p din ⋅ S = c ⋅ ρ a⋅2⋅v a πR 2 unde c este coeficientul de rezistenţă aerodinamică, iar S- aria secţiunii transversale a particulei.

46 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

Fig. 5.13. Acţiunea curentului de aer asupra unei particule

În sensul invers deplasării curentului de aer, asupra particulei acţionează forţa de greutate G , de modul: │ G │= m ⋅ g = γ ⋅ V ⋅ g , unde: m este masa particulei; γ- masa specifică a particulei; V- volumul acesteia; g- acceleraţia gravitaţională; Dacă forţa Fa este apropiată valoric de greutatea G a particulei, stratul de material este fluidizat, curentul de aer având efect favorabil asupra mişcării particulelor materiale din strat. Particulele materiale pentru care │ Fa │≠ │ G │se vor deplasa în sus sau în jos, în funcţie de greutatea lor specifică, facilitând stratificarea materialului din amestec. 5.3.2. Vitezele de plutire şi cădere liberă a particulelor în curenţi de aer Proprietăţile aerodinamice ale particulelor sunt caracterizate în principal de viteza de plutire sau viteza critică de plutire, care reprezintă viteza unui curent de aer (m/s) dintr-o conductă, la care particulele, lăsate să cadă în acest curent de aer, plutesc. Viteza de plutire are valori cuprinse într-un interval larg datorită numărului mare de factori care o influenţează. Aceasta poate fi determinată analitic pentru particulele ideale (de formă sferică, izotrope, care au poziţie stabilă în curentul de aer) şi experimental cu ajutorul unor instalaţii speciale. Considerând o particulă materială într-un curent de aer vertical, ascendent (fig.5.14) a cărei viteză va o considerăm constantă în toate punctele de pe secţiunea transversală a conductei, aceasta este supusă acţiunii forţei de greutate G şi a forţei portante a curentului de aer F. Particula se poate afla în una din situaţiile următoare: - G> F, particula se va depune sub acţiunea gravitaţiei; - G< F, particula va fi antrenată de curentul de aer, deplasându-se în sensul de mişcare al acestuia; - G=F, particula va pluti în curentul de aer.

Fig. 5.14. Forţele care acţionează asupra particulei aflate într-un curent de aer vertical ascendent

Ecuaţia de mişcare a particulei în câmpul aerodinamic cu viteza v se exprimă cu relaţia cunoscută: 47 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

m ⋅ dv +F =G dt

(5.44)

Pentru cazul de plutire a particulei în curentul de aer, adică G=R, rezultă: 2 G = k ⋅ S ⋅ γ a ⋅ v gp = k ⋅ S ⋅ ρ a⋅ ⋅ v 2p

(5.45)

în care: ρ a este densitatea aerului. Din relaţia (5.45) rezultă viteza de plutire vp sau viteza critică de plutire, vc, exprimate prin relaţia: G⋅ g k ⋅ S ⋅γ a

v p = vc =

(5.46)

5.3.3. Calculul parametrilor curentului de aer pentru prelucrarea amestecurilor Debitul de aer (m3/s) pentru prelucrarea unui amestec cu debitul masic de 1 kg/s depinde de natura produsului şi scopul lucrării care se efectuează. Pentru curăţirea preliminară debitul de aer se poate determina cu relaţia: Qap = k u ⋅ S cp ⋅ v a1 (5.59)

iar pentru sortare, cu relaţia: Qas = k u ⋅ S cs ⋅ v a 2 în care: ku este un coeficient de uniformizare a curentului de aer pe sită (ku=0,65); va1 şi va2 -vitezele curentului de aer în cele două cazuri; Debitul total de aer (m3/s) necesar la un separator se poate determina cu relaţia: n

n

i =1

i =1

Qa = ∑ Qsi + ∑ Qti

(5.60)

(5.63)

în care: Qsi este debit de aer necesar pentru separarea în treapta i (pentru o instalaţie cu n trepte de separare); Qti- debitul de aer necesar transportului produsului de la trapta i la trapta următoare. Pierderile totale de presiune h ale instalaţiei de separare pneumatică se determină cu relaţia: n

h = ht + ∑ hli = i −1

n

2 l 2⋅ g ⋅ v a ⋅ (λ ⋅ d i + ∑ ξ i

γa

(5.64)

i =1

în care: ht reprezintă pierderea de presiune în timpul transportului aerului de la sursă la separator; hli- pierderile locale de presiune; ξ - coeficientul rezistenţelor locale; λ - coeficient de pierderi;vaviteza aerului în canal; l- lungimea canalului; di- diametrul interior al canalului circular. Dimensiunile conductei de aer se stabilesc după valorile consumului de aer Qa şi ale vitezei de lucru a curentului de aer va, considerând că viteza va are aceleaşi valori pe toată secţiunea conductei S (aceasta se datorează şi efectului sitei de uniformizare a vitezei curentului de aer). Secţiunea conductei se dtermină cu relaţia cunoscută:

S=

Qa va

(5.65)

Pentru conducte cu secţiune transversală circulară, secţiunea conductei este:

S=

π ⋅d 2 4

⇒d =

4⋅ S

π

=

4

π

⋅ Qv aa = 1,12 ⋅

Qa va

(5.66)

în care: de este diametrul echivalent al conductei. Pentru conducte cu secţiune transversală dreptughiulară, diametrul echivalent se determină cu relaţia:

de =

2⋅a ⋅b a +b

(5.67)

48 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

6. CERCETĂRI EXPERIMENTALE PRIVIND OPTIMIZAREA PROCESULUI DE LUCRU AL SEPARATORULUI GRAVIMETRIC PENTRU IMPURITĂŢILE DIN SEMINŢELE DE CEREALE CU APLICAŢII LA GRÂU 6.1. Obiectivele cercetării experimentale Îndicatorii sintetici calitativi şi tehnologici ai procesului de separare a impurităţilor din seminţele de cereale îl reprezintă următorii : - gradul de separare (eliminare) a impurităţilor, exprimat prin raportul dintre cantităţile de impurităţi aflate în produs la intrarea şi, respectiv, la ieşirea din separator ; - gradul de pierderi seminţe bune, exprimate prin raportul dintre cantităţile de seminţe bune aflate în produs la intrarea şi, respectiv, la ieşirea din separator. 6.2. Obiectul şi materialele supuse cercetărilor experimentale 6.2.1. Instalaţia utilizată la cercetările experimentale Obiectul supus cercetărilor experimentale l-a constituit ansamblul (standul) format din separatorul gravimetric 1, model SP-00, realizat la INMA Bucureşti (fig. 6.1), conectat la o instalaţie de aspiraţie cu aer model IASP-0 compusă din ventilatorul 2 şi ciclonul 3, realizat la SC IMA SA Iaşi.

Fig.6.1. Vedere generală a standului utilizat pentru cercetarea experimentală 1- separator gravimetric; 2- ventilatorul instalaţiei de aspiraţie aer ; 3-ciclonul instalaţiei de aspiraţie

Fig.6.3. Schema fluxului tehnologic al standului experimental utilizat: buncăr recepţie; 2- elevator; 3- separator gravimetric 49 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

Separatorul gravimetric SP-00 (fig.6.4) este un echipament care realizează separarea impurităţilor din masa de cereale combinând principiul de separare pe baza diferenţei de greutate specifică (efectuat prin mişcarea de vibraţie a suprafeţei de lucru a carcasei 2 produsă de electrovibratoarele 3) şi prin separarea după proprietăţile aerodinamice ale acestora (prin acţiunea unor curenţi de aer produşi de ventilator).

Fig.6.4. Separatorul gravimetric SP-00 conceput şi realizat la INMA Bucureşti 1-cadru pentru susţinere; 2- carcasă cu rama sită; 3-electrovibratoare pentru antrenarea sitei carcasei oscilante Principalele părţi componente ale separatorului gravitaţional SP-00 sunt prezentate în schema constructivă din figura 6.6

Fig.6.6. Schema constructivă a separatorului gravimetric SP-00 1 – cadru pentru susţinere; 2 – carcasă vibrantă; 3 –motovibratoare pentru acţionare a carcasei ; 4, 10 şi 11 – manşoane elastice; 5 şi 6 – conducte pentru evacuarea produsului curăţat; 7 – suprafaţa de lucru din ţesătură din sârmă; 8 – conducta de aspiraţie a aerului; 9 – conducta pentru alimentare cu produs; 12 – sistem susţinere elastică (arcuri) a carcasei vibratoare; 13 – dispozitiv cu şurub pentru reglarea unghiului de înclinare a suprafeţei de lucru. 50 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

6.3. Locul de desfăşurare al cercetărilor experimentale Cercetările experimentale s-au desfăşurat pe platforma Instalaţiei de măcinat ICM aflată în dotarea INMA Bucureşti, folosind un modul de prelucrare primară a cerealelor MPPC-0 (fig.6.11).

Fig.6.12. Modulul de prelucrare primară a cerealelor MPPC-0 montat pe platforma Instalaţiei de măcinat ICM a INMA Bucureşti 1.-elevator; 2-separator gravitaţional; 3-separator aspirator intensiv; 4-ventilator; 5-ciclon desprăfuire; 6-tablou de comandă şi semnalizare 6.4. Programul şi metodologia cercetării experimentale (fig.6.15)

Fig. 6.15. Metodica cercetării experimentale 51 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

Pentru stabilirea influenţei parametrilor funcţionali ai instalaţiei (debit de alimentare cu material al separatorului, debitul de aer al instalaţiei de aspiraţie, înclinarea sitei suprafeţei de lucru, amplitudinea oscilaţiilor suprafeţei de lucru) asupra indicilor calitativi ai procesului de separare a impurităţilor din seminţele de cereale (gradul de separare a impurităţilor, gradul de pierderi seminţe bune) precum şi asupra indicelui de efect tehnologic, determinările experimentale s-au făcut ăn diferite variante, redate sintetizat în schema programului încercărilor prezentată în figura 6.16 Debit de alimentare cu grâu Qg1

Qg1=1500kg/h

Qg1=2000kg/h

Debit aer Qa

Qa1=100m3/min

Qa2=125m3/min

Qa2=150m3/min

Unghiul de înclinare al suprafeţei de lucru α α 1=5°

α 3=10°

α 2=7,5°

Amplitudinea oscilaţiilor suprafeţei de lucru A

A1=1,5 mm

A2=2,0 mm

A3=2,5 mm

Fig. 6.16. Schema programului încercărilor 6.5. Aparatura de măsură folosită la cercetarea experimentală 6.5.1. Parametrii determinaţi experimental Pentru determinările experimentale s-a utilizat aparate de măsurare şi/sau înregistrare a următoarelor mărimi (parametri): • masele produselor şi impurităţilor rezultate în procesul separării; • unghiul de înclinare faţă de orizontală a suprafeţei de lucru a separatorului (sita vibrantă); • debitul de aer al instalaţiei de aspiraţie, prin determinarea vitezei curenţilor de aer în conducta de aspiraţie; • amplitudinea oscilaţiilor suprafeţei de lucru; • frecvenţa de oscilaţie a electrovibratoarelor, prin determinarea turaţiei acestora;

52 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

• puterea electrică absorbită de sistemul de electrovibratoare ale separatorului. • umiditatea şi temperatura produsului procesat. Modul de amplasare al aparatelor de măsură în cadrul standului experimental este dat în figura 6.27.

Fig.6.27. Modul de amplasare al aparaturii de măsură şi zone de reglare 1-traductor de deplasare; 2-contragreutati; 3-mecanism cu surub; 4-tub de aspiraţie; 5-modul de amplificare şi achiziţie date; 6-laptop Aşa cum s-a menţionat anterior, standul experimental cu separator SP-00 a fost conceput cu posibilităţi de reglare a următorilor parametrii: • debitul de alimentare cu produs, cu ajutorul clapetei de alimentare prin tensionarea sau destinderea resortului elastic (fig.6.28); • debitele de aer şi de produs se reglează prin intermediul clapetelor existente pe racordurile de alimentare (v. fig. 6.10); • unghiul de înclinare al suprafeţei de lucru, se reglează cu ajutorul mecanismului cu şurub care fixează carcasa faţă de cadru (v. fig.6.7 şi fig. 6.29)); • amplitudinea mişcării oscilatorii se reglează prin modificarea poziţiilor relative ale maselor excentrice ale motovibratoarelor (fig. 6.30, a), una din mase fiind fixă iar cealaltă se poate roti relativ în raport cu prima. Pe una din mase sunt marcate gradaţii care indică gradul de suprapunere a maselor excentrice (v. fig. 6.29, b) şi, implcit, mărimea masei excentrice perturbatoare, de valoarea căreia depinde amplitudinea vibraţiilor suprafeţei de lucru a separatorului.

Fig.6.29. Modul de măsurare şi reglare a şi unghiului de înclinare al suprafeţei de lucru 53 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

a) b) Fig.6.30. Reglarea contragreutăţilor ( mase excentrice) la motovibratoare: a- amplasarea electrovibratoarelor la masa oscilantă a separatorului: b- detaliu privind reglarea poziţiilor relative ale maselor: 1- masă reglată prin rotire; 2- masă fixă gradată; 6.6. Desfăşurarea cercetărilor experimentale 6.6.1. Verificări şi probe preliminare Cercetările experimentale ale separatorului gravimetric s-au realizat în perioada septembrieoctombrie 2010 în condiţii de laborator şi condiţii de exploatare conform procedurilor specifice acestui tip de utilaje [103], însumând un număr de 130 ore de funcţionare. Standul a fost supuse unor probe de mers în gol timp de 8 ore, perioadă în care s-a măsurat frecvenţa mişcării vibratorii a suprafeţei de lucru a Separatorului (care corespunde cu frecvenţa de rotaţie a motovibratoarelor) precum şi puterea absorbită de cele două motovibratoare ale separatorului. Rezultatele măsurărilor la mersul în gol sunt menţionate în tabelul 6.3.

Tabelul 6.3. Parametri la funcţionarea standului în gol Nr. crt. 1. 2. 3. 4. 5.

Parametrul

UM

Frecvenţa de oscilaţie a suprafeţei de rot/min lucru a separatorului gravitaţional Amplitudinea vibraţiei masei oscilante mm Puterea totală absorbită de separatorul kW Curentul total absorbit A Tensiunea reţelei V

Valoarea 960 1,5...2,5 0,59 1,22 380

După atingerea debitelor de alimentare prestabilite (1500 kg/h şi, respectiv, 2000kg/h) care să asigure o alimentare uniformă pe suprafaţa de lucru a separatorului , acesta a fost lăsat să funcţioneze în sarcină intervenindu-se asupra reglajelor pentru a se asigura flotaţii corespunzătoare a produsului pe suprafaţa de lucru concomitent cu asigurarea condiţiei de separare a impurităţilor minerale. Intrarea în sarcină progresivă s-a efectuat în etape, la intervale de câte 30min., timp în care s-au urmărit funcţionarea normală a tuturor echipamentelor tehnice aflate în componenţa standului.

54 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

Fig.6.31. Standul cu separatorul SP 00 pregătit pentru efectuarea experimentărilor La intrarea şi ieşirea grâului în separator şi la evacuarea impurităţilor în procesul de separare s-au determinat următorii parametri: - masa hectolitrică a boabelor de grâu la intrare în separator; - umiditatea grâului la intrarea şi la ieşirea din separator; - masa hectolitrică a produsului rezultat în procesul de separare; - conţinutul de impurităţi din grâu la intrarea şi la ieşirea din separator.

Tabelul 6.4. Parametrii funcţionali în sarcină Nr. crt. 1. 2.

4. 5. 6.

Parametrul determinat

UM

Debite de alimentare cu material (variante de încercare) Calitatea produsului prelucrat la intrarea în utilaj - umiditate - masa hectolitrică - impurităţi

kg/h

Valoarea parametrului 1500; 2000

% Kg/hl %

11,92 78,7 2,41; 2,47

m3/min

100; 125; 150

m/s

17,36; 21,7; 26,04

kWh/t

0,00045

Debitele de aer ale instalaţiei de aspiraţie (variante de încercare) Viteza aerului în conducta de aspiraţie (la variantele de debite de aer utilizate) Consumul specific de energie electrică

6.6.2. Determinarea experimentală a parametrilor de lucru şi prelucrarea datelor 6.6.2.1. Determinarea debitului de aer din conducta de aspiraţie Debitul de aer din conducta de aspiraţie s-a determinat indirect, prin calcul, prin măsurarea cu ajutorul anemometrului Ventotest 400 a vitezei aerului v în conducta de aspiraţie. Cunoscând viteza v (în m/s) înregistrată la anemometru şi secţiunea S (în m2) a conductei de aspiraţie debitul de aer necesar la aspiraţie s-a determinat cu relaţia:

Qa = 3600 ⋅ v ⋅ S [m3/h]

(6.1)

55 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

6.6.2.2. Determinarea efectului tehnologic Având în vedere rolul funcţional al separatorului în cadrul fluxului tehnologic din industria morăritului, s-au determinat prin cântărire următorii parametri: - cantitatea de impurităţi totale separate la 1000 kg de grâu prelucrat; - cantitatea de pietre eliminate, kg; - cantitatea de alte impurităţi eliminate (seminţe de altă natură inclusiv sparte, seminţe uşoare neeliminate, pământ, etc.), kg; - cantitatea de seminţe bune pierdute, kg. Coeficientul de pierderi seminţe bune Cps este calculat cu relaţia:

C ps = (m / M ) ⋅ 100 [%]

(6.2)

în care: m este masa seminţelor bune ce se regăsesc la ieşirea din utilaj în cantitatea de impurităţi totale eliminate; M- masa seminţelor bune la intrarea în utilaj. Efectul tehnologic Ecs s-a determinat la o singură trecere a produsului prin separator, acest indicator reprezentând procentul de corpuri străine (impurităţi) eliminate din masa de produs procesată, conform metodologiei prezentate în cap.1, paragraf1.8.2, utilizând relaţia:

E cs = [(C csi − C cse ) / C csi ]x100 [%] în care: Ccsi reprezintă conţinutul de corpuri străine (impurităţi) la intrarea în utilaj, %; Ccse- conţinutul de corpuri străine (impurităţi) la evacuarea din utilaj, %

(6.2)

6.6.2.3. Determinarea energiei electrice consumate de motovibratoare Cantitatea de energie electrică W consumată de motovibratoare se calculează cu relaţia:

W = ( Pa ⋅ t ) / 3600 [kWh] (6.3) în care Pa este puterea absorbită de la reţea de către perechea de motovibratoare (kW), măsurată cu analizorul de fază şi frecvenţă model CA 8334; t- timpul de funcţionare la încercări (s) 6.6.2.4 Determinarea capacităţii de lucru a separatorului gravimetric Capacitatea de lucru a separatorului reprezintă cantitatea de material procesat în unitattea de

timp. Valorile mărimilor necesare determinării capacităţii de lucru s-au determinat simultan cu determinarea calităţii produsului la intrare şi la ieşirea după procesul de separare. Capacitatea de lucru Q a separatorului gravitaţional s-a determinat cu relaţia:

Q = 3600 mt [kg/h]

(6.3)

în care: m este masa iniţială a materialului (m=1000 kg); t- timpul necesar fiecărei determinări experimentale, s. 6.6.2.5. Determinarea consumului specific de energie electrică a instalaţiei Consumului specific de energie electrică q reprezintă cantitatea de energie electrică (în kw.h) consumată pentru procesarea uni kg de produs şi se determină, prin calcul, cu următoarea formulă:

q=

Pu [kWh/kg] Q ⋅ η me

(6.3)

în care Pu este puterea utilă a utilajului, kW; Q- debitul de produs prelucrat, kg/h; ηme- randamentul electric al acţionării. 56 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

6.7. Prelucrarea şi interpretarea rezultatelor experimentale 6.7.1. Aspecte preliminare Prin prelucrarea matematică a datelor din tabelul 6.6 s-au întocmit grafice care exprimă dependenţa indicelui tehnologic în funcţie de următorii parametrii funcţionali (de reglaj) ai separatorului: debitul de alimentare cu produs supus procesării (grâu), debitul de aer al instalaţiei de aspiraţie, unghiul de înclinare faţă de orizontală a suprafeţei de lucru a separatorului şi amplitudinea oscilaţiilor suprafeţei de lucru a separatorului. 6.7.2.Variaţia efectului tehnologic cu debitul de alimentare cu produs În vederea determinării efectului tehnologic al procesului de separare, separatorul a fost supus experimentărilor pentru debite de alimentare cu produs (grâu) cu 2 valori distincte: Qg = 1500 şi Qg = 2000 kg/h, considerând că între valorile 1500 şi 2000 kg/h (capetele intervalului)există o variaţie liniară a debitului de alimentare cu produs Qg.

Fig. 6.36. Variaţia indicelui efectului tehnologic în funcţie de debitul de alimentare, Qg, pentru următorii parametri de reglaj : debitul de aer Qa=100 m3/min, unghiul de înclinare al suprafeţei de lucru α= 5; 7, 5; 10° şi amplitudinea suprafeţei de lucru A= 1, 5; 2; 2,5 mm

Fig. 6.38. Variaţia indicelui efectului tehnologic în funcţie de debitul de alimentare, Qg pentru următorii parametri de reglaj : debitul de aer Qa=150 m3/min, unghiul de înclinare al suprafeţei de lucru α= 5; 7, 5; 10° şi amplitudinea suprafeţei de lucru A= 1, 5; 2; 2,5 mm Din aceste grafice se constată că la toate variantele indicele efectului tehnologic scade cu creşterea debitului de alimentare cu material (grâu) a separatorului, scăderea fiind mai evidentă la unghiuri mici de înclinare a suprafeţei de lucru (50) şi debite de aspiraţie mai mici. 57 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

6.7.3. Variaţia efectului tehnologic în funcţie de debitul de aer în conducta de aspiraţie Separatorul fost supus experimentărilor pentru debite de aer în conducta de aspiraţie Qa cu 3 valori distincte: Qa = 100 m3/min, Qa = 125 m3/min şi Qa = 150 m3/min, considerând că între valorile 100... 150 m3/min (capetele intervalului) există o variaţie liniară a debitului de aer în conducta de aspiraţie. Considerând debitul de aer Qa în conducta de aspiraţie ca variabilă independentă s-au trasat graficele variaţie valorilor efectului tehnologic cu debitul de aer, pentru diferite situaţii concrete, caracterizate de debitul de alimentare cu material pentru procesare (grâu) Qg, unghiul de înclinare αk a suprafeţei de lucru şi amplitudinea oscilaţiilor Ak a suprafeţei de lucru a separatorului

Fig. 6.39. Variaţia indicelui efectului tehnologic în funcţie de debitul de aer Qa pentru următorii parametri de reglaj: debitul de alimentare Qg=1500 kg/h, unghiul de înclinare al suprafeţei de lucru α= 5; 7, 5; 10° şi amplitudinea suprafeţei de lucru A= 1, 5; 2; 2,5 mm

Fig. 6.40. Variaţia indicelui efectului tehnologic în funcţie de debitul de aer Qa pentru următorii parametri de reglaj: debitul de alimentare Qg=2000 kg/h, unghiul de înclinare al suprafeţei de lucru α= 5; 7, 5; 10° şi amplitudinea suprafeţei de lucru A= 1, 5; 2; 2,5 mm 6.7.4.Variaţia efectului tehnologic cu unghiul suprafeţei de lucru Considerând unghiul de înclinare al suprafeţei de lucru α ca variabilă independentă s-au trasat graficele variaţie valorilor efectului tehnologic în funcţie de unghiul de înclinare α, pentru 58 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

diferite situaţii concrete, caracterizate de debitul de alimentare cu material pentru procesare (grâu) Qg, debitul de aer în conducta de aspiraţie Qa,şi amplitudinea oscilaţiilor Ak a suprafeţei de lucru a separatorului.

Fig. 6.42. Variaţia indicelui efectului tehnologic în funcţie de unghiul suprafeţei de lucru α pentru următorii parametri de reglaj: debitul de alimentare Qg=2000 kg/h, debitul aerului Qa=100; 125;125 m3/min şi amplitudinea suprafeţei de lucru A= 1, 5; 2; 2,5 mm 6.7.5. Variaţia efectului tehnologic cu amplitudinea oscilaţiilor suprafeţei de lucru Considerând amplitudinea A a oscilaţiilor suprafeţei de lucru ca variabilă independentă s-au trasat graficele variaţie valorilor efectului tehnologic în funcţie de amplitudinea A a oscilaţiilor, pentru diferite situaţii concrete, caracterizate de debitul de alimentare cu material pentru procesare (grâu) Qg, debitul de aer în conducta de aspiraţie Qa,şi unghiul α al suprafeţei de lucru a suprafeţei de lucru a separatorului.

Fig. 6.44. Variaţia indicelui efectului tehnologic în funcţie de amplitudinea suprafeţei de lucru A pentru următorii parametri de reglaj: Qg=2000 kg/h, debitul aerului Qa=100;125; 150 m3/min şi unghiul de înclinare al suprafeţei de lucru α= 5; 7, 5; 10° 6.7.6. Calculul regresiei liniare prin metoda celor mai mici pătrate Metoda regresiei liniare este o metoda generala de aproximare a datelor experimentale, cel puţin pentru un interval restrâns de lucru, prin care se obţine o funcţie liniara a unui parametru funcţie de ceilalţi parametri. Pe un astfel de model insa, se pierd eventuale neliniarităţi care pot 59 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

furniza importante puncte ce reflecta aspecte cheie ale procesului (pot fi puncte optimale sau de „catastrofă”). Corelaţiile intre efectul tehnologic si parametrii procesului au valorile: Parametri ET

Qg -0.195

Qa -0.849

α -0.326

A -0.055

Din analiza rezultatelor de mai sus rezultă că efectul tehnologic ET este corelat semnificativ cu debitul de aspiraţie a aerului Qa, corelat probabil cu unghiul de înclinare debitul de alimentare cu material (grâu) Qg şi cu unghiul α de înclinare a suprafeţei de lucru şi este slab corelat cu amplitudinea oscilaţiei A. Prin urmare, efectul tehnologic este cel mai strâns legat de debitul de aer de aspiraţie Qa , apoi, aproximativ aceeaşi măsură, de unghiul α de înclinare a suprafeţei de lucru si debitul de material.

Fig.6.45. Compararea datelor experimentale cu cele obţinute prin regresie liniara. Din reprezentarea grafică în figura 6.45 a formulelor (1) si (2) rezultă că efectul tehnologic global ET scade cu creşterea debitului de alimentare cu material, a unghiului suprafeţei de lucru, a amplitudinii suprafeţei de lucru si a debitului de aer de aspiraţie .

60 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

7.

CONCLUZII ŞI CONTRIBUŢII PERSONALE

7.1. Concluzii generale

•

•

•

•

•

•

Volumul mare de muncă necesar separării seminţelor de cereale a impus realizarea unor echipamente şi instalaţii de separare care, pe lângă o mărire substanţială a productivităţii muncii să asigure şi indici calitativi de lucru superiori (capacitate de prelucrare, încărcare specifică, eficienţă tehnologică). Pentru reducerea numărului de echipamente, a consumului de energie şi a spaţiilor tehnologice se recurge la separarea concomitentă a mai multor categorii de impurităţi, folosind echipamente tehnice combinate. Separatoarele gravimetrice se realizează sub forma unor platforme oscilante antrenate de mecanisme care generează mişcări de transport asemănătoare cu cele ale transportoarelor vibrante. Acestea primesc mişcări oscilatorii generate cu mecanisme bielă-manivelă, cu dispozitive vibratoare cu mase excentrice neechilibrate sau cu dispozitive vibratoare cu electromagneţi. Pentru creşterea gradului de separare se combină mişcările vibratoare ale platformei de lucru cu acţiunea curenţilor de aer, îmbinând în acest fel separarea pe principiul masei specifice şi cu principiul aerodinamic, curentul de aer care trce prin masa de material având un efect fuidizant asupra amestecului format din seminţe şi impurităţi. La majoritatea separatoarelor gravimetrice mişcările oscilatorii ale suprafeţei de lucru se combină cu acţiunea curenţilor de aer, îmbinând în acest fel separarea pe principiul masei specifice a particulelor grele (pietricele, pământ, resturi metalice) cu separarea pe principiul aerodinamic a particulelor uşoare (pleavă, paie, praf). În acest scop separatorul vibrator gravimetric este cuplat la un aspirator cu recirculare a curenţilor de aer format din ventilator de aspiraţie şi ciclon. Separatoarele gravimerice echipate cu dispozitive vibratoare cu mase excentrice neechilibrate se caracterizează prin faptul că nu sunt prevăzute cu o legătură cinematică rigidă între sistemul vibrator şi platfrma oscilantă, dispozitivul vibrator fiind montat pe platforma vibratoare, făcând parte din categoria de separatoare vibrante cu rezonanţă. Când frecvenţa forţei de excitaţie este egală sau apropiată de frecvenţa proprie a sistemului elastic, atunci acesta intră în rezonanţă, mişcarea făcându-se cu amplitudine maximă şi cu consum minim de energie. Cercetările teoretice şi experimentale efectuate pe plan internaţional referitoare la separatoarele vibratoare gravimetrice se referă în special la studiul oscilaţiilor platformelor oscilante de separare, pentru optimizarea parametrilor funcţionali mecanici ai acestora. S-au efectuat numai în mod sporadic cercetări privind influenţa parametrilor funcţionali ai instalaţiei de aspiraţie (cuplate la separatorul cu vibraţii) asupra eficienţei şi calităţii procesului de separare. 7.2. Concluzii rezultate din cercetările teoretice

•

•

În cazul cel mai general, un separator gravimetric este realizat sub forma unei platforme oscilante suspendată pe elemente elastice care în procesul de separare a particulelor grele lucrează ca un transportor vibrator la care suprafaţa de lucru execută oscilaţii armonice rectilinii. Din punct de vedere dinamic, separatorul vibrator reprezintă un sistem vibrant cu una sau mai multe mase oscilante (grade de libertate), legate de suport sau între ele cu elemente elastice (din metale sau din cauciuc) şi dintr-un sistem de antrenare (acţionare) care asigură generarea unor forţe perturbatoare necesare pentru un sistem oscilant stabil. 61

Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

•

•

•

•

•

Tipul antrenării şi regimul mişcării masei separatorului influenţează într-un mod esenţial asupra forţelor din elementele sistemului, a consumului energetic şi stabilitatea funcţionării sistemului. Parametrii dinamici ai separatorului se calculează pornind de la funcţionarea comună a separatorului cu material supus procesării şi a elementului de antrenare. Mecanismele de generare a vibraţiilor separatorului, denumite mecanisme de antrenare a masei vibrante, pot fi sub forma unor mecanisme cu excentric legate rigid de masa vibratoare (de exemplu mecanisme bielă-manivelă) sau sub forma mecanisme (echipamente) vibratoare ataşate masei suspendate, în variantele cu mase de rotaţie neechilibrate (motovibratoare) sau cu dispozitive de acţionare electromagnetică. Pentru studiul parametrilor dinamici şi cinematici ai masei vibratoare a separatorului gravimetric sistemele reale, formate din masă vibrantă suspendată elasic şi sistemul de antrenare (care generează forţa perturbatoare), se înlocuiesc cu sisteme dinamice de calcul echivalente. În baza ecuaţiilor de mişcare ale sistemelor vibrante echivalente se elaborează modelele natematice care descriu comportarea sistemului vibrant în condiţiile reale de lucru. Cunoscînd parametrii constructivi şi funcţionali reali (determinaţi experimental) se pot realiza simulări pe calculator ale comportării sistemului dinamic vibrant al separatoarelor vibrante, în vederea optimizării proceselor de lucru ale acestora şi creşterea indicilor calitativi de separare a impurităţilor din seminţele de cereale. În vederea studiului teoretic al comportării instalaţiei de aspiraţie ataşate separatorului gravimetric vibrator trebuie analizată mişcarea verticală a particulelor de produs în curenţi de aer cât şi acţiunea curentului de aer asupra masei de particule dispuse în strat pe suprafaţa de lucru. De asemenea trebuie avute în vedere viteza de plutire a particulelor separate în curenţi de aer şi viteza de cădere liberă a particulelor şi parametrii curentului de aer (debit, viteză). Cunoaşterea proprietăţilor de plutire a particulelor unui amestec în curenţi de aer dă indicaţii importante pentru alegerea şi reglarea corectă a vitezei curentului de aer pentru calculul şi proiectarea sistemelor pneumatice destinate atât sortării cât şi curăţirii sau transportului pneumatic a amestecului de particule. 7.3. Concluzii rezultatele din cercetările experimentale

•

•

•

•

•

Indicatorii sintetici calitativi şi tehnologici ai procesului de separare a impurităţilor din seminţele de cereale îi reprezintă următorii :gradul de separare (eliminare) a impurităţilor, exprimat prin raportul dintre cantităţile de impurităţi aflate în produs la intrarea şi, respectiv, la ieşirea din separator şi gradul de pierderi de seminţe bune, exprimate prin raportul dintre cantităţile de seminţe bune aflate în produs la intrarea şi, respectiv, la ieşirea din separator. Cercetarea experimentală pentru optimizarea procesului de lucru al separatorului gravimetric s-a efectuat la INMA Bucureşti folosind modulul de prelucrare primară a cerealelor (model MPPC-0) executat şi proiectat de către un colectiv din care a făcut parte şi autoarea. Pentru cercetarea experimentală s-a realizat un stand format din separatorul gravimetric (model SP-00) conectat la o instalaţie de aspiraţie cu aer (model IASP-0 ), compusă dintr-un ventilator şi un ciclon) care prin construcţia sa şi prin echiparea cu aparatură de măsură adecvată a permis determinarea parametrilor funcţionali ai separatorului gravimetric. Standul experimental realizat a permis monitorizarea în timp real a următorilor parametrilor de lucru studiaţi: amplitudinea oscilaţiilor suprafeţei de lucru a separatorului, unghiul de înclinare faţă de orizontală a suprafeţei de lucru a separatorului, debitului de aer al instalaţiei de aspiraţie, turaţia motovibratoarelor cu mase neechilibrate. Pentru analiza influenţei parametrilor funcţionali ai separatorului asupra efectului tehnologic a fost elaborat un program şi o metodologie de cercetare experimentală adecvate care a 62

Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

•

•

•

•

permis stabilirea valorilor optime de lucru ale separatorului gravimetric pentru produse cerealiere, respectiv grâu. Experimentările s-au făcut pentru debite de alimentare cu produs la valori de 1500 şi 2000 kg/h (stabilit prin intermediul reglajelor standului) şi următorii parametrii funcţionali: debitul de aer în conducta de aspiraţie la valori de 100, 125 şi 150 m3/min, unghiul de înclinare al suprafeţei de lucru la valori de 5,0, 7,5 şi 10° şi amplitudinea oscilaţiilor suprafeţei de lucru la valori de 1,5; 2,0 şi 2,5 mm. Pentru toate variantele s-a determinat, prin cântărire, masa impurităţilor şi a boabelor bune eliminate de separatorul gravitaţional după prelucrarea a 1000 kg de grâu. Din analiza graficelor de prelucrare a datelor obţinute experimental au rezultat următoarele concluzii: - indicele efectului tehnologic de lucru scade cu creşterea debitului de alimentare cu material a separatorului, scăderea fiind mai evidentă la unghiuri mici de înclinare a suprafeţei de lucru (50) şi la debite de aer la aspiraţie mai mici. - indicele efectului tehnologic de lucru scade cu creşterea debitului de aer al instalaţiei de aspiraţie în 83.3% din cazurile experimentate; în 16.7 % din cazuri (în care există intervale de creştere şi descreştere cu creşterea debitului de aer) variaţia acestui indice nu este nici monoton crescătoare nici monoton descrescătoare. Analiza datelor experimentale arată că 66.7 % din cazuri optează pentru variaţii convexe ale efectului tehnologic în raport cu debitul de aer, restul reflectând variaţie concavă. - valorile indicelui efectului tehnologic de lucru au o variaţie monoton descrescătoare cu unghiul suprafeţei platformei vibrante de lucru: 77,8 % din cazurile experimentate arată că dependenţa efectului tehnologic de unghiul suprafeţei de lucru este neliniară, restul prezentând o apropiere pronunţată de liniaritate; la 77,7 % din experimente scot în evidenţă o curbă convexă de variaţie a efectului tehnologic cu unghiul suprafeţei de lucru, restul reflectând o variaţie concavă. - în intervalul de lucru experimentat în cadrul cercetărilor pe stand a rezultat că indicele efectului tehnologic de lucru a avut o variaţie aproximativ liniară cu amplitudinea oscilaţiei suprafeţei platformei de lucru. În ansamblu s-a manifestat o descreştere a indicelui efectului tehnologic cu creşterea amplitudinii suprafeţei de lucru; deşi cantitatea de impurităţi grele separate este mai mare. Se constată o creştere a masei de seminţe bune eliminate în masa de impurităţi; Aplicând metoda regresiei liniare la toate datele experimentale obţinute a rezultat că efectul tehnologic al procesului de separare a impurităţilor este corelat semnificativ cu debitul de aspiraţie a aerului, corelat probabil cu unghiul de înclinare al suprafeţei de lucru, debitul de alimentare cu material (grâu) şi cu unghiul de înclinare a suprafeţei de lucru şi este slab corelat cu amplitudinea oscilaţiei suprafeţei de lucru. Ca urmare, efectul tehnologic este cel mai strâns legat de debitul de aer de aspiraţie şi după aceea, aproximativ în aceeaşi măsură, este legat de unghiul de înclinare a suprafeţei de lucru şi de debitul de material introdus pentru separare. Rezultatele obţinute în timpul cercetărilor experimentale scot în evidenţă că ansamblul (standul) format din separatorul gravimetric model SP-00 şi instalaţia de aspiraţie model IASP-0 utilizate corespund cerinţelor din punct de vedere al destinaţie, al scopului şi modului de funcţionare, al posibilităţilor de reglaj şi al deservirii. 7.4. Contribuţii personale

• Analiza tehnologiilor pentru prelucrarea primară a cerealelor şi evidenţierea rolului şi importanţei prelucrării primare a seminţelor de cereale asupra performanţelor cantitative şi calitative ale produselor finite. • Realizarea unui studiu privind stadiul actual al realizărilor în domeniul construcţiei de 63 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

•

•

•

•

• • •

echipamente şi instalaţii utilizate la separarea impurităţilor din seminţele de cereale, cu evidenţierea avantajelor şi dezavantajelor acestora. Realizarea unui studiu privind stadiul actual al cercetărilor teoretice şi experimentale privind procesele de lucru ale echipamentelor destinate separării impurităţilor din seminţele de cereale în funcţie de masa specifică şi proprietăţile aerodinamice ale componentelor din masa seminţelor de cereale. Elaborarea modelelor dinamice vibrante echivalente şi a modelelor matematice aferente acestora pentru studiul dinamicii şi cinematicii proceselor de transport al particulelor grele pe suprafaţa de lucru a separatoarelor, considerate ca sisteme elastice vibrante la care masele sunt acţionate de forţe perturbatoare. Analiza şi interpretarea modelelor matematice ale sistemelor vibrante elaborate pentru studiul sistemelor vibrante luate în studiu, în vederea analizei comportării modelelor dinamice echivalente şi, implicit a sistemelor reale ale separatoarelor vibratoare studiate şi elaborării unor soluţii de optimizare funcţională a procesului separării combinate (separare mecanică şi aerodinamică). Studiul proceselor fizice din sistemul de aspiraţie ataşat (cuplat) la camera de lucru a separatorului vibrator gravimetric, în vederea cunoaşterii acţiunii curenţilor de aer aspirat de ventilator la trecerea prin straturile de produs aflat pe platforma de lucru a separatorului şi prin conducta de aspiraţie. Realizarea unei instalaţii experimentale de cercetare (stand) formată dintr-un separator vibrator care funcţionează pe criteriul greutăţii specifice a componentelor amestecurilor şi o instalaţie de aspiraţie conpusă din ventilator de aspiraţie a impuritaţilor uşoare şi ciclon. Elaborarea unei metodologii şi unui program de cercetare în concordanţă cu obiectivele urmărite, ţinând seama de parametrii constructivi şi funcţionali ai separatorului şi instalaţiei de aspirare a aerului. Elaborarea unor concluzii şi recomandări privind optimizarea proceselor de separare a impurităţilor din masa de seminţe. 7.5. Direcţii viitoare de cercetare

•

•

•

Studierea influenţei variaţiei frecvenţei de lucru a motovibratoarelor (prin utilizarea unui convertizor de frecvenţă) şi a unghiului dintre axele de rotaţie a maselor neechilibrate în raport cu suprafaţa platformei de lucru asupra indicilor calitativi ai separatorului vibrant gravimetric. Elaborarea unor program de calcul şi modele matematice care să permită simularea numerică şi determinarea parametrilor optimi de funcţionare a unui separator gravimetric vibrant având ca date de intrare parametrii constructivi şi funcţionali ai acestuia, caracteristicile fizico-mecanice ale lotului de cereale prelucrat şi indicii de calitate impuşi pentru procesul de separare a impurităţilor din seminţele de cereale. Continuarea cercetărilor teoretice şi experimentale pe separatoare gravimetrice cu diverse capacităţi de lucru şi caracteristici dimensionale în funcţie de necesităţile diverşilor potenţiali utilizatori.

64 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ

1. ANGHEL, Gh. şi colab. – Determinarea calităţii seminţelor, Editura Academiei RPR, 1959 2. BANU, C-tin. – Manualul inginerului de industrie alimentară, Editura Tehnică, Bucureşti, 1998 4. BRĂCĂCESCU, Carmen, COJOCARU, I., GĂGEANU, P. Tendinţe actuale privind tehnologiile de prelucrare primară a cerealelor în scopul obţinerii de produse agroalimentare de calitate. În: Revista INMATEH – Lucrări ştiinţifice Vol.II, Nr.24/2008, ISSN 1583, pag. 213-219. 5. BRĂCĂCESCU, Carmen, COJOCARU, POPESCU, S., ŢENU, I. Stadiul actual privind tehnologiile, echipamentele tehnice şi instalaţiile pentru pregătirea cerealelor în vederea procesării, corespunzătoare principiilor dezvoltării durabile şi securităţii alimentare. În: Revista INMATEH – Lucrări ştiinţifice, Nr.25/2008, ISSN 1583-1-19, pag. 139-145. 6. BRĂCĂCESCU, Carmen, POPESCU, S. Experimentatal researches regarding the densimetric separator for cleaning of the wheat destined to milling. In: Proceedings of the 3nd International Conference ″Computational Mechanics and Virtual Engineering”, COMEC 2009, Braşov, October 2009, pag.602-605. 7. BRĂCĂCESCU, Carmen, COJOCARU, I., MILEA, D., POPESCU, S., ŢENU, I. Creativity and innovation regarding the design of equipment of cereal primary processing for obtaining high quality agro-food products. În: Revista INMATEH - Agricultural Engineering, Vol. 30, No.1/2010, ISSN 2068–4215, pag. 3-9. 8. BRĂCĂCESCU, Carmen, POPESCU, S., Contributions to study of kinematics and dynamics of gravitational separators endowed with non-balanced eccentrics masses mechanism, In: Analele Universităţii din Craiova, Seria Agricultură – Montanologie – Cadastru, 2010, Vol. XL/B. 2010 p. 327-332 15. BRĂTUCU, Gh. – Maşini şi instalaţii de ridicat şi transportat în industria alimentară şi agricultură – Editura Universităţii TRANSILVANIA din Braşov, 1994 17. BRIA, N. şi colab. – Rezultate privind indicii calitativi de lucru şi eficienţa folosirii instalaţiei de sortat şi calibrat cartofi – ISIC 30, Revista Mecanizarea Agriculturii, nr.8/1980 18. BRÎNDEU L. – Vibraţii şi vibropercuţii. Bazele mecanicii vibraţiilor şi a vibropercuţiilor, Editura Politehnica, Timişoara, 2001; 19. BUSCH. E., HORAK. J. –Schubkurhelgetriehe. VEB Fachbuchverlag. Leipzig. 1976. 20. BUZDUGAN, G.; FETCU, L.; RADEŞ, M. – Vibraţiile sistemelor mecanice, Ed. Academiei R.S.R., BUCUREŞTI, 1975. 21. CÂNDEA, I. şi colab. - Mecanica – Statica. Teorie şi aplicaţii, Editura Universităţii TRANSILVANIA, Braşov, 2002 22. CIOCÎRLAN, D. şi colab. – Influenţa proceselor tehnologice asupra calităţii produselor alimentare, Editura Tehnică, Bucureşti, 1979 23. CONSTANTINESCU, I. şi colab. – Prelucrarea datelor experimentale cu calculatoare, Editura Tehnică Bucureşti, 1980 24. COSTIN, I. – Influenţa proceselor tehnologice asupra calităţii produselor alimentare, Editura tehnică, Bucureşti, 1979 26. COSTIN, I. – Tehnologii de prelucrare a cerealelor în industria morăritului, Editura Tehnică, Bucureşti, 1984 27. DANCIU, I. –Tehnologia şi utilajul industriei morăritului, Editura Univ. “Lucian Blaga”, Sibiu, 1997 29. DĂNILĂ, I. – Contribuţii cu privire la calculul vitezei critice a seminţelor, Mecanizarea agriculturii nr. 2 / 1977 65 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

31. FLOREA, J., PANAITESCU, V. – Mecanica fluidelor, Editura didactică şi Pedagogică, 1979 32. GĂGIULESCU, A. – Fizica şi chimia cerealelor, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1963 34. GLADCOV, N.G. – Maşini de curăţat seminţe, Editura Tehnică Bucureşti, 1952 35. GORIAL, B. Y., O’CALLAGHAN, J.R. – Aerodynamic properties of grain/straw materials. Journal of Agricultural Engineering Research, 46, p.275-290,1990 36. HOFFMAN, J. – Handbuch der Messtechnik. Karl Hanser-Verlag, Műnchen, 1999. 37. HOORMANN, W. – Ueber den Einfluss des Foerdergutes auf das Betriebsverhalten von Schwingrinnen durcgh Damfung und Massenkopplung. Fordern und Heben 18(68), H.6, p. 367-376. 38. HAMBURGER, L.; BUZDUGAN, G. – Teoria vibraţiilor şi aplicaţiile ei în construcţia maşinilor, Editura Tehnică, 1958. 39. ILIESCU, E. ş.a. – Măsurări electrice şi electronice, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1983. 40. IOANCEA, L. şi colab. – Condiţionarea şi valorificarea superioară a materiilor prime vegetale, în scopuri alimentare. Tehnologie şi instalaţie, Editura Ceres, Bucureşti, 1988 43. IORDACHE, Gh.- Maşini şi utilaje pentru industria alimentară, Editura MATRIX ROM, Bucureşti, 2004 44. JÂSCANU, V. şi col. – Operaţii şi utilaje în industria alimentară. Ed. Universitatea din Galaţi, 1984 45. JENIKE A. W., – Das Fliessen und Lagern schwerfliessender Schüttgüter-Ein Überblick. Aufbereitungstechnik, 1982, H. 8, S. 41 1-422. 46. KRAMPE, H. – Transport, Umschlag, Lagerung. VEB Fachbuchverlag, Lepizig,1990. 47. KRASNICENKO, N.V. – Manualul constructorului de maşini agricole, Editura Tehnică, 1964 48. LEONTE, M. – Tehnologii şi utilaje în industria morăritului, Editura Millenium, Piatra – Neamţ, 2001 49. LAVENDELA, E. E. – Vibraţionâe proţesâ i maşinâ. Maşinostroenie, Moskva,1981 50. MANOLE, C. – Studiul seminţelor după greutatea specifică. Teză de doctorat, Institutul Politehnic Bucureşti, 1988 51. MATZ, S. – Cereal Technology, Westport, C.T., The avi Publishing Company Inc., 1970 52. MĂNIŞOR, P., BRIA, N., RUXANDU, C., FLORESCU, C. – Maşini şi instalaţii pentru uscarea şi condiţionarea produselor agricole, Editura Agrosilvică, Bucureşti, 1967 53. MĂRUŢĂ, M. – Îndrumător tehnic pentru industria morăritului, Editura Tehnică, Bucureşti, 1967 56. MOŞNEGUŢU, E., NEDEFF, V., PANAINTE M., RISTEA, M. – Influenţa stării suprafeţei seminţelor asupra vitezei de plutire, lucrare publicată în Revista INMATEH, nr. 26, Bucureşti, 2008, ISSN 1583 - 1019 58. NEDEFF, V. şi colab. – Echipamente de procesare în industria alimentară. Amestecarea produselor agroalimentare, Editura Tehnopress, Iaşi, 2006 59. PAHL, M. H. Lagern, – Foedern und Dosieren. Verlag TÜV Rheinland, Köln 1989. 60. PANCENCA, V.A. Ventilationiie ustanovki zernopesera hativaiusicih predpriatîi, Moskva, „Colos“, 1974 61. PANOVKO, YA., Elements of the applied theory of elastic vibrations, Ed. Mir, Moscova, 1971. 62. PANŢURU, D. Calculul utilajelor din industria morăritului. Maşini pentru clasarea mecanică, vol.1, Universitatea “Dunărea de Jos”, Galaţi, 1993 65. POPA, R. C. – Cercetări privind influenţa parametrilor constructivi şi funcţionali ai organelor utilajelor folosite pentru curăţirea seminţelor asupra indicilor calitativi de lucru şi de exploatare. Teză de doctorat, USAMV Bucureşti, 2003 66 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

66. POPESCU, S., GHINEA, T., Automatizarea maşinilor şi instalaţiilor agricole. Editura Scrisul Românesc, Craiova, 1986. 67. POPESCU, S. Influence of functional parameters of the gravimetric dosing process of granular agro-food material. In: Buletin of the Transilvania University of Brasov, Serie A, vol 11 (47), 2005, pag. 169-176. 68. POPESCU, S., OLA, D., SÂRBU, S. Experimental Researches Concerning the Influence of The Functional Parameters of the Gravimetric Dosing Machine over the Dosing Precision of Granular Agro-Food Materials. In: Proceedings of the International Conference SIPA 05, Timişoara, 2005, pag.135-140. 69. POPESCU, S., POPESCU, V., BRĂCĂCESCU, Carmen. Considerations on the utilization of electromagnetic drive systems in vibrating feeders for bulk solid agricultural and food materials. In: Proceeding of BIOATLAS 2008 Conference, Transilvania University of Brasov, Vol 2, p.499-502. 70. POPESCU, S., OLA, D. C., POPESCU, V. The Influence of the constructive and function Parameters of the Gravimetric Vibration Dosing Systems for Agro-Foods Bulk Solids. In: Proceedings of the 10th International Congress on Mechanization and Energy in Agriculture, October 2008, Antalya /Turkey, p. 882-887 71. PROFOS, P., PFEIFER, T. Grundlagen der Messtechnik. R. Oldenburg-Verlag, MűnchenWien, 1997. 72. PTUŞKINA, C.E., TOVBIN, L.I. – Vîsoko-proiznoditelinocti oborudovanie mukomolnîh zavodov“, Agropromizdat, Moskova, 1987 73. RÂPEANU, M., MĂRUŢĂ, N. –Tehnologia şi utilajul industriei morăritului, Editura Tehnică, Bucureşti, 1965 74. RÂPEANU, M. şi colab. – Maşini şi instalaţii în industria morăritului, Editura Tehnică, Bucureşti, 1965 76. RUS, F., – Bazele operatiilor din industria alimentara. Editura Universitatii Transilvania, Brasov, 2001. 77. RUS, F. – Operaţii de separare în industria alimentară, Editura Universităţii TRANSILVANIA din Braşov, 2001 78. RUS, F., BICĂ Cristina Maria, ŞERBAN Elena – Operaţiuni unitare. Amestecarea şi Aglomerarea, Editura Universităţii TRANSILVANIA din Braşov, 2008 79. SALZER, G. – Stetigfoerder.Teil 1.Krausskopf-Verlag, Mainz, 1985. 81. SEGĂRCEANU, M., Căsăndroiu, T. – Contribuţii la studiul mişcării pe sitele plane. Studii şi cercetări de Mecanică agricolă, vol.II, nr.4/1968 82. SEGĂRCEANU, M. – Studiul sistemelor de separare a seminţelor pe sitele plane, Litografie Institutul Politehnic Bucureşti 83. SILAŞ GHEORGHE, BRÎNDEU L.–Sisteme vibropercutoare, Editura Tehnică,Bucureşti, 1986; 84. SILLI, V. – Contribuţii la perfecţionarea proceselor şi mijloacelor de curăţire a seminţelor pentru creşterea productivităţii şi ridicarea calităţii. Teză de doctorat, Universitatea TEHNICĂ „Gh. Asachi” Iaşi 85. SÎRBU, S. POPESCU, S., OLA, D. Procesul de lucru al transportoarelor vibratoare folosite la dozarea materialelor solide în vrac din industria alimentară. În: Buletinul ştiinţific al Conferinţei Naţionale de Mecanica Solidelor- Universitatea Valahia Târgovişte, vol. IV, 2004, p. 252-258. 88. SOCOLOV, A.I. – Tehnologhiceskie oborudavanie predpriatii po hranenii i peserabotka zerna, Kolos, Moskova, 1984 89. SONG, H., LITCHFIELD, J.B. – Predicting Method of Terminal Velocity for Grains, American Society of Agricultural Engineers, vol. 34 (1), 1991 93. SVAROVSKY, L., Powder Testing Guide-Methods of Measuring the Phrsical Properties of Bulk Powders. Elsevier Applied Science. London. 1987. 67 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

96. TARDOS, G., LU, Q. Precision dosing of powders by vibratory and screw feeders: an experimental study. Advanced Powder Technology, Volume 7, Number 1, 1996, pp.51-58. 97. TETINOVSCHI, V.M. – Intensivizarea procesului de separare. Bazele teoretice ale separării amestecurilor afânate, Editura Tehnică Bucureşti, 1974 99. THIRER, W. şi colab. – Tehnologia recepţionării, depozitării, condiţionării şi conservării produselor agricole, Editura Ceres, Bucureşti, 1971 101.TIRON, M. – Prelucrarea statistic şi informaţională a datelor de măsurare, Editura Tehnică, Bucureşti, 1972 102.TOMA L. Sisteme de achiziţie şi prelucrare mecanică a semnalelor, Editura de Vest, Timişoara 1996. 105.TRÄNKLER, H.- R. Die Schlusselrolle der Sensorentechnik in Messsystemen. Techn. Messen 49 (1982), s. 343-353. 106.TULSKII, N.V. – Maşinî i agregati dlea prigatovlenea testo, Moskva, Piscevoia promislenosti, 1979 107.ŢANE, N., GACEU, L. – Maşini , instalaţii şi utilaje pentru produse vegetale. Ed. Universităţii TRANSILVANIA , Braşov, 2000 109.ŢENU, I. – Tehnologii, maşini şi instalaţii pentru industrializarea produselor vegetale, Partea a II-a – Curăţirea, spălarea şi condiţionarea, Editura Junimea, Iaşi 1999 110.ŢENU, I., BERCOVICI, C., BRĂCĂCESCU, Carmen, POPESCU, S. The Designing, achievement and experimentation of one densimetric separator for the cleaning of wheat designed to milling. In: Proceeding of BIOATLAS 2008 Conference, Transilvania University of Brasov, Vol 2, p.523-526. 113.VETTER, G. Dosieren von festen und fluiden Stoffen. Chem.-Ing.-Tech., 1985, Nr. 5. 395-409. 115.VOICU, Gh. – Cercetări privind mişcarea materialelor pe site sub influenţa curentului de aer la sistemele de curăţire ale combinelor de recoltat cereale. Teză de doctorat, Universitatea POLITEHNICA din Bucureşti, 1996 117.WEHKING, K.-H. – Kritische Betrachtung der Ermittlungsverfahren fur physikalische Kennwerte von Schüttgütern. Fördern und Heben 35 (1985) H.3, S. 168-172. 118.WEIGAND, A. – Einfurung in die Berrechnung mechanischer Schwingungen. Vol. I, II, III. VEB Fachbucverlag Technik, Leipzig, 1962 -1967. 120.WU, S., FANG R., OPOKU A. – Influence of physical properties and operating conditions on particle segregation on gravity table. Applied Engineering in Agriculture, 15(5), p.495-499, 1999 121.ZENKOV, P. L.,IVASKOV, I.I., KOLOBOV, L.N. – Maşiny neprerâvnogo transporta. Maşinostroenie, Moskva, 1987. 123.XXX FEM 2181. – Spezifische Schüttguteigenschaften bei der mechanischen Förderung, 1989. 124.XXX FEM 2582. – Allgemeine Schüttguteigenschaften hinsichtlich der Klassifizierung und der Symbolisierung, 1984. 127.XXX Anuarul Statistic al României – 2009, Editat de Institutul Român de Standardizare, 2010 130.XXX Îndrumătorul mecanicului agricol – Editura CERES. Bucureşti, 1980 131.XXX Procedură generală de încercări PGI-01.20 – Utilaje pentru precurăţirea şi curăţirea cerealelor şi plantelor tehnice, Departamentul de Incercări al INMA Bucureşti, 2008 134.XXX Prospecte şi cataloage ale firmelor de specialitate: BUHLER, OCRIM, DAMAS, DAGUET, SANGATI, CIMBIO HEID, SC TEHNOPAM Bucureşti, SC IMA Iaşi , SC Islaz Alexandria, etc.

68 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

Curriculum vitae

Nume şi prenume Data şi locul naşterii Domiciliul Telefon; E-mail Profesia Educaţie şi formare Locul de muncă Activitatea profesională Activităţi de cercetare

GEAFIR (BRĂCACESCU) Carmen

06.06.1967, Craiova, jud. Dolj Str. Chiristigiilor Nr.8, Bl.P36A, ap.29, et.8, sector 2, Bucureşti 0727951524; [email protected] Inginer electromecanic 1980 – 1985- Liceul industrial nr.1, profil electrotehnică; 1985 – 1990- Universitatea din Craiova - Facultatea de Electromecanică; 2007 – prezent- Doctorand în ştiinţe inginereşti la Universitatea Transilvania din Braşov. INMA Bucureşti 1990-1997- inginer proiectant 1997-2005- cercetător ştiinţific 2005-prezent- cercetător ştiinţific gradul III • Proiecte de cercetare în domeniul tezei de doctorat: Programul/Proiectul Relansin -Valt dublu universal VDU 825 ; Cercetări privind asimilarea în fabricaţie a instalaţiei pentru stocarea şi conservarea cerealelor în cadrul fermelor mici şi mijlocii ISC10 ; -Sită plană cu rame pătrate SPP618A AGRAL Tehnologie modernă de procesare a seminţelor de porumb în vederea obţinerii unor produse finite de calitate superioară, în contextul cerinţelor diversificării funcţionale şi comerciale a produselor alimentare CALIST Crearea şi dezvoltarea unei metode performante care să permită evaluarea calităţii produselor supuse măcinării sau însămânţării în scopul respectării standardelor de siguranţă alimentară şi armonizării cu reglementările UE NUCLEU Cercetări privind realizarea unui turboaspirator compatibil cu tehnologia armonizată de precurăţire a seminţelor de cereale şi plante tehnice PNCDII-Parteneriate Modernizarea tehnologiilor de prelucrare primara a cerealelor in scopul obtinerii de produse agro-alimentare de calitate, corespunzatoare principiilor dezvoltarii durabile si securitatii alimentare

Funcţia colaborator

Perioada: 2001-2004

colaborator

2002-2004

director proiect

2004-2006

director proiect

20052006

director proiect

2007-2010

• 18 lucrări ştiinţifice publicate • 3 referate prezentate în cadrul pregătirii la Şcoala Doctorală

Limbi străine Engleză, franceză

69 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

Curriculum vitae

Name And surname Date and place of birth Domicile Phone; E-mail Profession Education and vocational Workplace Professional activity Research activities

GEAFIR (BRĂCACESCU) Carmen

06.06.1967, Craiova, jud. Dolj Str. Chiristigiilor Nr.8, Bl.P36A, ap.29, et.8, sector 2, Bucureşti 0727951524; [email protected] Inginer electromecanic 1980 – 1985- Industrial Lyceum No.1, Electrotechnical profile; 1985 – 1990- University of Craiova - Faculty of Electromechanics; 2007 – present- PhD Candidate in engineering sciences at the Transilvania University of Brasov. INMA Bucureşti 1990-1997- designing engineer 1997-2005- scientific researcher 2005-present- scientific researcher grade III • Research Projects in the the doctoral thesis field: Programme/Project Position collaborator RELANSIN - Universal double Roller VDU 825 ; Research on the assimilation for the manufacturing of the installation for the storage and preservation of cereals in small and medium sized farms ISC10 ; - Plane sieve with square frames SPP618A AGRAL collaborator Modern technology for processing of maize seed in order to obtain high quality finished products in the context of functional and commercial diversification of the foodstuffs CALIST director of the Create and develop of a performant method enabling the project evaluation of the quality products subject to milling or sowing to comply with food safety standards and harmonization with EU regulations NUCLEU director of the Research on the realization of a turbo vacuum compatible project withe the harmonized technology for pre cleaning grain and seed of cereals and technical plants PNCD II- Partnerships director of the Modernisation of technologies for the processing of cereals project in order to obtain of quality agrifood products, corresponding to principles of sustainable development and food security

Period: 2001-2004

2002-2004

2004-2006

20052006

2007-2010

• 18 scientific papers published • 3 papers presented at the Doctoral School preparation

Foreign English, French languages

70 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

LISTA ARTICOLELOR PUBLICATE ÎN DOMENIUL TEZEI DE DOCTORAT 1. BRĂCĂCESCU, Carmen, COJOCARU, I., GĂGEANU, P. Tendinţe actuale privind tehnologiile de prelucrare primară a cerealelor ȋn scopul obţinerii de produse agro-alimentare de calitate. În: Lucrări ştiinţifice INMATEH 2008 I, vol.II nr.24, ISSN 1583-1019, pag.213-219. 2. BRĂCĂCESCU, Carmen, POPESCU, S., ŢENU, I. Stadiul actual privind tehnologiile, echipamentele tehnice şi instalaţiile pentru pregătirea cerealelor ȋn vederea procesării, corespunzătoare principiilor dezvoltării durabile şi securităţii alimentare, În: Lucrări ştiinţifice INMATEH 2008 II, nr.25, ISSN 1583-1019, pag.139-145. 3. BRĂCĂCESCU, Carmen, POPESCU, S. Considerations on kinematics and dynamics of shaking sieves electromagnetically driven, În: Journal of EcoAgriTourism, BIOATLAS2008,Conference vol.2, ISSN1841-642X , pag.499-502. 4. BRĂCĂCESCU, Carmen, POPESCU, S. Considerations on kinematics and dynamics of shaking sieves electromagnetically driven, În:The 3rd International Conference on „Computational Mechanics and Virtual Engineering” COMEC 2009, 29-30 october, Braşov 5. BRĂCĂCESCU, Carmen, POPESCU, S. Experimental researches regarding the densimetric separator for cleaning of the wheat destined to milling, În:The 3rd International Conference on „Computational Mechanics and Virtual Engineering” COMEC 2009, 29-30 october, Braşov 6. BRĂCĂCESCU, Carmen, POPESCU, S. Considerations on kinematics and dynamics of shaking sieves electromagnetically driven for cereal primary processing, În: Analele Universităţii din Craiova, Agricultură, Montanologie , Cadastru, vol.XXXIX/B 2009, Lucrări Ştiinţifice, Editura Universitatea Craiova 2009, ISSN 1841-8317, pag.430 7. BRĂCĂCESCU, Carmen, COJOCARU, I., POPESCU, S., ŢENU, I. Creativity and innovation regarding the design of equipment of cereal primary processing for obtaining high quality agrofood products, În: Revista INMATEH - Agricultural Engineering, volum 30 / Nr. 1/2010, ISSN 2068 - 4215 şi ISSN online: 2068 – 2239, Pag.3-1 8. BRĂCĂCESCU, Carmen, POPESCU, S.. SCHILLACI G. Contributions to study of kinematics and dynamics of vibrating conveyors endowed with non-balanced mass mechanism /contribuţii privind studiul cinematicii şi dinamicii transportoarelor vibratoare cu mecanisme cu mase neechilibrate În: Revista INMATEH - Agricultural Engineering, volum 31 / Nr. 2/2010, ISSN 2068 - 4215 şi ISSN online: 2068 – 2239, Pag.70-75 9. BRĂCĂCESCU, Carmen Echipamente tehnice şi tehnologiile de prelucrare a seminţelor de cereale. În: Revista Mecanizarea agriculturii nr.9-11/ 2010, pag. 11-15 10. BRĂCĂCESCU, Carmen, POPESCU, S. Contributions to study of kinematics and dynamics of gravitational seoarators endowed with non-balanced eccentrics masses machanis, În: Analele Universitatii din Craiva, seria Agricultura, Montanologie, Cadastru, Vol. XXX/B 2010, ISSN 18418317. Pag.321-327 11. POPESCU, S., ŢENU, I., BRĂCĂCESCU, Carmen Considerations on the utilization of electromagnetic drive systems in vibrating feeders for bulk solid agricultura and food materials, International Conference on New Research in Food and Tourism Journal of EcoAgriTourism; 47iunie2008 BIOATLAS2008Conference vol.2, pag.499-502; ISSN1841-642X 12. ŢENU, I., BERCOVICI, C., BRĂCĂCESCU, Carmen, POPESCU, S. The designing. achievement and experimentation of one densimetric separator for the cleaning of the wheat designed to milling, International Conference on New Research in Food and Tourism, Journal of EcoAgriTourism; 4-7iunie2008 BIOATLAS2008Conference vol.2, pag.523-526; ISSN1841-642X 13. BRĂCĂCESCU, Carmen, POPESCU, S. Cercetări experimentale privind optimizarea procesului de lucru al echipamentelor tehnice de separare acţionate cu motovibratoare electrice În: Revista INMATEH - Agricultural Engineering January-April, volum 33 / Nr. 1/2011, ISSN 2068 4215 şi ISSN online: 2068 – 2239, Pag.63-71

71 Autor: ing. Carmen GEAFIR (căs. BRĂCĂCESCU) Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing. Simion POPESCU