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剑网3指尖江湖唐简怎么得:農產品分選中靜電計術的運用

發布時間:2018-11-16   |  所屬分類:農業工程:論文發表  |  瀏覽:  |  加入收藏

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  靜電技術屬于新興的邊緣學科,主要通過能量與信息的形式作用到農業生產過程中,對我國持續發展“兩高一優”農業產生積極的影響。近些年,靜電技術廣泛應用于農作物增產、農產品保鮮及干燥脫水等領域,對改善農作物生長環境及處理效果產生重要影響。例如,通過靜電技術能夠對農作物種子實施分選和處理,促進種子的生長。同時,對農產品展開靜電加工處理,能夠滿足大眾日常生產生活需要。有學者研究表明,使用自行設計的靜電裝置對土壤水分、小麥生長情況展開實驗,表明晴天添加正向空間電場有利于抑制小麥根系周圍土壤水分蒸發,也能促進小麥的苗鮮質量和株高生長,與大氣電場比較分別提升26% ~ 45% 、24% ~ 68% .另外,根據靜電技術所產生的電場能有效促進植物對二氧化碳吸收,提升植物生長速度和農產品產量。因靜電技術具有自身的特殊性,采用這項技術過程中也存在一定的局限性。隨著科學技術的快速發展及研究的深入,靜電技術擁有更加廣闊的發展空間。本文綜合靜電技術的主要分類,重點介紹靜電技術在種子分選、籽棉殘膜分選方面的工作原理及分級過程,指出靜電技術在農業領域的應用前景。

農業工程學報

  《農業工程學報》是農業工程學術刊物??橋┮鄧涼こ?、農產品產后處理技術與加工工程、農村能源與環保工程、畜牧工程、設施園藝工程、農業建筑工程、農業系統工程、農業機械化電氣化、農業機械技術經濟、農業遙感、農業電子技術與計算機應用,土地開發整理工程等方面的科研成果、學術論文、綜合評價、研究簡報及論文摘要等。

  1 靜電技術概述

  1. 1 靜電除塵

  現階段,?;せ肪澈臀郎槍嗣媼俚鬧匾翁?,靜電除塵技術是有效防止空氣污染的最佳除塵方式。靜電除塵通過電場清除氣體內的液態或固態離粒子,是借助電暈放電產生相應的離子,在電機強力推斥下撞到灰塵粒子上,通過異性電相吸原理達到去除空氣灰塵的效果。

  靜電除塵裝置通常由某個收集電極接地圓筒組成,在圓筒中心軸線設置高電位導線,促使帶有懸浮固態或液態粒子空氣通入圓筒電極中。因散電場產生的影響,由中心軸電極產生電暈并實現放電,確??掌詰牧W喲锏匠淶綺⑽獵餐材詒礱?,上述灰粒排到圓筒底部漏斗或貯存槽內被清除掉。靜電除塵器應用比較廣泛,多數工礦企業均使用這種除塵設備。隨著燃煤發電替代燃油發電的發展,凈化大氣、避免灰塵對環境產生污染尤為重要,而靜電除塵器展現出獨特的優勢。

  1. 2 靜電分離

  隨著國民經濟的日益發展,在化工、電子、工業、農業等領域中,對粉末狀混合物進行分離的技術提出了新的要求,而使用靜電分離技術優勢明顯。靜電分離是指運用靜電力對顆?;鎦適凳┓擲嗷蚓〉姆椒?。靜電分離器一般由接地圓筒和一極高壓電極組合而成,分離器依據被精選的各類材料具備不同的電阻率展開工作。被充電的粒子由漏斗斜面落入接地圓筒表面,介質顆粒則附著在滾動圓柱體表層,多數導電顆粒失去電荷下落。這種簡單的分離系統對微小顆粒分離非常合適,對于大顆粒分離需重點考慮附著力、重力等因素產生的影響,系統會更加復雜。

  促使粒子帶電的方式較多,如摩擦帶電、感應帶電及傳導帶電等,且重力、摩擦力、離心力等在靜電分離技術中也有重要作用。運用靜電分離技術對工業用水進行處理,可以直接去除硬水中的鎂、鈣等無機鹽類,制成所需的純水。在造紙行業中使用靜電分離技術,確保紙張保持相應濕度,以此生產供彩色印刷使用的、富有光澤的高級紙張。

  1. 3 靜電在農業中的應用

  使用靜電方式對農作物種子進行烘干、清除灰塵等處理,能有效提升種子發芽率和農產品品質。同時,在靜電場對各種樹苗進行保存或處理,種子發芽率明顯提高。

  2 農產品分級中的應用

  由于靜電分選技術具有獨特的優勢,促使該技術在農業與工業領域獲得快速發展。靜電技術已從最初只用于工業除塵,發展至廣泛應用于礦物分選、農產品分級及垃圾回收等領域,農業生產中逐漸將靜電技術應用至加工、分選及保鮮等方面。靜電技術在農產品分級中應用,主要根據物料的各種荷電特性把不同物料實施分離,最終實現物料清選分級的效果。具體分級過程如圖 1 所示。

  2. 1 籽棉殘膜靜電分選

  棉花中所含的異性纖維是影響我國棉花質量和棉紡織企業發展的突出問題。國家相關標準規定籽棉中異性纖維含量如下: 噸含量≤39.現階段,國內有關棉花異性纖維剔除使用的方式包括光電檢測及圖像識別等,但上述方法棉花殘膜中的顏色不容易識別,而采用靜電技術對殘膜進行分選,能有效解決上述問題。

  靜電風力裝置使用高壓靜電,因此運用電阻率大、絕緣性能高的環氧樹脂絕緣材料作為絕緣部件,上極板框架設定長度為 100mm、Φ = 30mm 高壓絕緣棒。該分離裝置主要由機架、上極板、傳動裝置及殘膜回收箱等部分組成,如圖 2 所示。

  本設計中,靜電分離裝置極板間距可以調節的部件采用高壓絕緣材料為支撐,不僅保障極板間距便于調節,也在一定程度上增加裝置的安全性。實施分離過程中,機架及籽棉收集箱接地,在上極板上添加負高壓,物料由物料口利用輸送帶均勻喂入,并隨輸送帶促使物料進入高壓靜電場區域; 到達輸送帶末端后,籽棉由于所受離心力遠遠超過其所能承受電場吸附力,從而落入籽棉收集箱內; 殘膜由于承受離心力低于所受電場吸附力被吸附在輸送帶上,借助裝置配備的毛刷將其刷下,從而實現籽棉與殘膜的相互分離。靜電分離裝置技術參數如表 1 所示。

  2. 2 茶葉靜電分選裝置

  我國已是世界上最大的產茶和出口茶葉的國家,茶葉品種越來越多,包含紅茶、普洱、黃茶及綠茶等。

  國內茶葉生產機械起于 20 世紀中期,目前部分地區已經開始機械采摘,從而有效提升了茶葉質量和價值。進行茶葉分選旨在借助機械操作獲得不同等級的茶葉,因此依據茶葉物理特性、研制出各種茶葉的分選機器( 包括分選、篩選、色選等設備) ,去除雜質,以此滿足社會對高質茶葉的具體需求。

  在制茶過程中,如果并未對茶葉進行恰當的分選和分類,在一定程度上影響茶葉的等級和質量。現階段,國內外關于茶葉分選的研究越來越多。茶葉分選方法包括計算機圖像識別技術及茶葉靜電揀?;?。

  茶葉靜電揀?;歉薟枰逗筒韞V淶牡繆匭匝蟹⒍吹幕瞪璞?,常用的裝置為高壓靜電揀?;?,主要包括茶葉送料裝置、高壓靜電發生器及高壓滾筒等部分。高壓靜電器對靜電輥子進行上電過程中,促使靜電輥子與喂料輥間形成電場差。如果采茶進入靜電場內,茶葉、茶梗均產生極化現象,運用茶梗含水量、密度、導電率等完成茶梗與茶葉的分離。茶葉靜電分選機具有效率高、低損耗等優點,促使其在茶葉分選方面占據重要地位。雖然茶葉靜電分選有待深入研究,但只要挑選恰當的帶電方法,合理控制茶葉含水量,重視茶葉與茶梗兩者間的帶電特性,使茶葉靜電分選獲得進一步發展。

  2. 3 靜電選種技術

  高壓靜電場具有粒子束、電磁場輻射、恒定電場等綜合效應場。介電分級過程中形成的高壓靜電場對種子酶活性產生重要影響,當然,電場強度不同,其影響程度也會有明顯的差異。對于不同種質的種子,其電導率、極化特性、介電常數等方面具有一定的差異,因此種子在靜電場中的運動軌跡也有所不同。根據這種分選原理,達到分選不同活力、含水量的種子,達到有效去除破碎種子、雜質等目的。靜電場作用有助于種子體內 ATP 合成,在一定程度上促進酶的生長。另外,靜電場形成的電位差促使細胞內外物質擴散,有利于種子吸收水分和肥料,改善種子萌芽和生長情況。高壓靜電選種運用種子的電導率和介電常數之間的差異,對種子實施清選和分級。現階段,我國有關高壓靜電場選種裝置主要用于小麥、稻谷等種子及其它各類農產品加工顆粒展開分選和處理操作方面。本次設計的種子分選裝置借助靜電的吸附作用,完成農產品分選、分級操作。農業物料顆粒借助某個可以產生靜電荷并保持靜電荷的吸附層,促使其荷電最終分選處理獲得所需的種子或其他農產品顆粒。由裝置設計初期到后期的分選試驗、發芽試驗等研究試驗結果可知: 靜電技術在種子分選領域應用廣泛,其篩選的種子具有質量較高、能耗低、無污染等特點,符合新時期節能減排的發展要求,可在農產品選種中大力推廣使用。

  3 靜電技術發展前景

  隨著農業高新技術、靜電技術的日益發展,其在農業生產范圍的應用不斷擴大,地位也越來越高。靜電技術應用于農業有著非常巨大的發展潛力,能為研發農業分選機械設備提供新的機遇。但是,部分靜電技術的應用尚處于實驗研究階段,應用條件并不成熟,且受到一定限制。另外,其他靜電農業技術也有待進一步研究,便于更加透徹地掌握相關技術的應用原理及影響因素,以期獲取最佳的應用效果。總之,在農業領域使用靜電技術,可將這項研究看作向高科技技術進軍的戰略起點。靜電技術在農業方面的應用會在一定程度上推動農業技術革命。日后農業領域研究主要內容如下: ①靜電農業技術的工作原理、主要影響因素、適用范圍等; ②如何進一步降低應用成本; ③靜電技術與其他技術合理結合,創造更大的效益; ④采用恰當的方式拓展其應用領域和范圍。

  4 結論

  靜電技術具有效率高、無污染、經濟性能好等優點,應促使這項應用技術在農業領域獲得長足發展。該技術應不只從最初的工業除塵發展至用于礦物分選、物料分選等領域,還要把靜電技術應用于農產品加工、保鮮及分選等領域。

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