فهرست مطالب

نشریه مهندسی بیوسیستم ایران
سال چهلم شماره 2 (پاییز و زمستان 1388)

  • تاریخ انتشار: 1389/04/06
  • تعداد عناوین: 10
|
  • امین الله معصومی، عباس همت، علی شهریان صفحه 111
    به منظور کاهش فضای لازم برای انبار کردن و هزینه حمل و نقل بسته های علوفه و کاه، تدابیری از جمله فشرده سازی مضاعف بسته های علوفه پس از خشک شدن کامل آن توصیه می شود. در تحقیق حاضر یک دستگاه جهت فشرده سازی مضاعف بسته های یونجه و کاه طراحی، ساخته و ارزیابی گردید. از نرم افزارهای Solid works و Nastranبه ترتیب برای مدل کردن و تحلیل تنش اجزاء واحدهای مختلف این دستگاه استفاده شد. طراحی و ساخت اجزاء مختلف سیستم از جمله محفظه فشار، پیستون فشرده کننده و محفظه خروجی دستگاه با توجه به خواص فیزیکی و رئولوژیکی بسته ها انجام شد. تاثیر سه سطح فشرده سازی (30، 40 و 50 در صدکرنش اولیه) بر مقدار بازگشت طولی بسته های دوباره فشرده شده یونجه و کاه با آزمایش فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی بررسی شد. تاثیر نوع محصول و سطح فشردگی بر مقدار بازگشت طولی بسته ها در داخل کانال آسایش و پس از خروج بسته از دستگاه در سطح احتمال 1% معنی دار بود. بسته های کاه و یونجه دوباره فشرده شده تا حد 50% کاهش طول، بیشترین بازگشت طولی را داشتند. بنابراین برای دستیابی به یک کاهش طول مورد نظر لازم است که کرنش اضافه در حین عمل فشرده سازی مجدد اعمال شود تا این ازدیاد طول جبران گردد.
    کلیدواژگان: مضاعف، فشرده ساز، دستگاه، بسته یونجه، بسته کاه
  • عباس همت، مجتبی نوری، محمدرضا اخوان صراف صفحه 119
    تجهیز تراکتور ها به ابزارهای اندازه گیرجهت پایش و ثبت تغییرات مکانی عملکرد تراکتور و ادوات در حین عملیات مزرعه ای، می تواند بهره وری و بازده استفاده ازآنها را بالا برد. در قالب کشاورزی دقیق، از این اطلاعات می توان برای تهیه نقشه تغییرپذیری مکانی فراسنجه ها و یافتن رابطه آنها با تغییرات در ویژگی های (بافت، رطوبت و درجه فشردگی) خاک در سطح مزرعه استفاده نمود. هدف از این تحقیق، اندازه گیری و ثبت پیوسته فراسنجه های عملکردی تراکتور و ادوات از طریق تجهیز یک تراکتور به ابزار اندازه گیر بود. یک دستگاه تراکتور مسی فرگوسن مدل 285 به حسگرهای اندازه گیر سرعت پیشروی، دور موتور و چرخ ها و مصرف سوخت تراکتور، و مقاومت کششی ادوات متصل به آن، باضافه گیرنده سامانه مکان یاب جهانی (GPS) تجهیز شد. به منظور نمایش و ثبت پیوسته مقادیر اندازه گیری شده توسط حسگرها، یک سامانه جمع آوری رقمی اطلاعات طراحی و ساخته شد. علاوه بر واسنجی تمامی حسگرها، دستگاه دینامومتر اتصال سه نقطه ای که قبلا«در گروه ماشین های کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان ساخته شده بود واسنجی دینامیکی (مزرعه ای) گردید. مقایسه سرعت چرخ های تراکتور با چرخ پنجم به ترتیب نشانگر لغزش و سرش چرخ های محرک عقب و غیر محرک جلو بود. نتایج نشان داد که چرخ پنجم و چرخ های غیر محرک جلو برای اندازه گیری سرعت پیشروی تراکتور مناسب هستند. اگرچه گیرنده سامانه مکان یاب جهانی در بیشتر مواقع سرعت پیشروی را با دقت نشان داد، ولی احتمالا» به علت موانع موجود در دوطرف مسیر آزمایش و نوع گیرنده، پرش هایی در مقادیر ثبت شده وجود داشت که کاربرد آن را برای اندازه گیری پیوسته سرعت پیشروی تراکتور زیر سوال برد. دورسنج القایی استفاده شده، دور موتور تراکتور را با دقت یک دور در دقیقه اندازه گیری نمود. سو خت سنج اثر- هال نصب شده روی تراکتور با دقت 1/0 لیتر در دقیقه مصرف سوخت تراکتور را در دورهای مختلف موتور نشان داد. واسنجی دینامیکی (مزرعه ای) دینامومتر اتصال سه نقطه نشان داد که روش دو تراکتوری برای اندازه گیری مقاومت کششی ادوات سوار با خطا همراه بوده و فقط تخمینی از مقاومت کششی ادوات را تامین می کند.
    کلیدواژگان: عملکرد تراکتور، دینامومتر اتصال سه نقطه، مصرف سوخت، کشاورزی دقیق، دور موتور، لغزش، سرعت پیشروی
  • علی رشادصدقی، محمد لغوی صفحه 131
    هدف از این تحقیق، بررسی تاثیر رطوبت خاک در خاک ورزی اولیه و سرعت پیشروی در عملیات دیسک زنی بر پارامترهای عملکردی هرس بشقابی افست در یک خاک لوم رسی سیلتی بود. در اجرای این تحقیق، ابتدا تاثیر سطوح مختلف رطوبت خاک (14-12، 16-14 و 18-16 درصد برمبنای وزن خشک) بر اندازه کلوخ های خاک ایجاد شده در عملیات شخم با گاوآهن برگردان دار را بررسی نموده و سپس با استفاده از آزمایش فاکتوریل با دو فاکتور سرعت حرکت در سه محدوده 5-3، 7-5 و 9-7 کیلومتر در ساعت و فاکتور اندازه کلوخ های خاک ایجاد شده در اثر شخم بر حسب قطر متوسط وزنی کلوخ ها در سه سطح 31، 41 و 47 میلی متر، در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار، عملکرد هرس بشقابی به عنوان خاک ورز ثانویه در شرایط مختلف مورد ارزیابی قرار گرفت. برای ارزیابی عملکرد هرس بشقابی، کمیت های مقاومت کششی در واحد عرض کار، توان مالبندی لازم، میزان لغزش چرخ های محرک تراکتور و میزان نرم سازی خاک توسط هرس بشقابی، در هر یک از تیمار های آزمایشی اندازه گیری و مورد مقایسه آماری قرار گرفتند. نتایج حاصله نشان داد که افزایش سرعت پیشروی بطور معنی داری باعث افزایش مقاومت کششی و توان مالبندی لازم هرس بشقابی گردید. میزان لغزش چرخ های محرک تراکتور، بطور معنی داری تحت تاثیر سرعت و اندازه کلوخ های خاک و اثرات متقابل آنها بود. سطوح مختلف رطوبت خاک، در درجه اول عامل موثری در اندازه و سختی کلوخ های ایجاد شده بوسیله شخم اولیه، و در درجه دوم با توجه به نوع کلوخ های ایجاد شده، بر میزان نرم سازی خاک توسط هرس بشقابی بود. بطور کلی رطوبت خاک در محدوده 18-16 درصد بر پایه وزن خشک (91% رطوبت حد پایین خمیری خاک مزرعه آزمایشی) در زمان خاک ورزی اولیه با گاوآهن برگردان دار و سرعت پیشروی 7-5 کیلومتر در ساعت در عملیات دیسک زنی، شرایط بهتری را برای عملکرد مناسب هرس بشقابی فراهم نمود.
    کلیدواژگان: رطوبت خاک، مقاومت کششی، نرم سازی خاک، _ هرس بشقابی، خاک ورزی، سرعت پیشروی
  • لیلا ندرلو، رضا علیمردانی، اسدالله اکرم، پیام جوادی کیا صفحه 139
    مقاومت کششی برای سه نوع ادوات خاک ورزی اولیه با استفاده از یک لودسل کششی با ظرفیت20 کیلو نیوتن در خاک لومی رسی منطقه کرج اندازه گیری شد. ادوات شامل گاوآهن های برگردان دار، بشقابی و قلمی هر کدام با یک عامل خاک ورز بود. برای اندازه گیری سرعت پیشروی تراکتور، از یک حسگر سرعت از نوع نوری استفاده شد. در این تحقیق اثرات سرعت پیشروی و عمق شخم بر مقاومت کششی این گاوآهن ها ارزیابی شد و به منظور تدوین معادله استاندارد مقاومت ویژه ادوات مذکور بر اساس استاندارد 5/497 ASAE،D از معادله رگرسیونی خطی چندگانه برای هر یک از ادوات استفاده شد. از نتایج تجزیه و تحلیل های آماری افزایش معنی دار کشش همه ادوات با افزایش عمق شخم تایید گردید. مقادیر مقاومت کشش ویژه برای ادوات خاک ورزی آزمون شده هم به طور معنی داری تحت تاثیر سرعت پیشروی قرار گرفت. ضرایب معادله مقاومت کشش ویژه با استفاده از تجزیه و تحلیل رگرسیونی تعیین شد. این ضرایب (B،A وC) برای گاوآهن برگرداندار به ترتیب 26/256، 28/2 و 11/12، گاوآهن بشقابی 28/152، 79/3 و 66/9 و گاوآهن قلمی 9/26، 18/12 و 13/0 به دست آمد. معنی داری مناسب ضرایب تبیین معادله هر یک از ادوات نشان دهنده تقریب خوبی از تخمین مدل جهت محاسبه مقاومت کششی مورد نیاز ادوات بود.
    کلیدواژگان: خاک ورزی، مقاومت کشش ویژه، لودسل، مقاومت کششی، کششی
  • مهدی فیض الله نژاد، برات قبادیان، تیمور توکلی هشجین، حسین باقرپور، علی زنوزی صفحه 147
    آبشویی یا خالص سازی بیودیزل یکی از مراحل فرآوری بیودیزل است. به علت وجود ناخالصی?ها در بیودیزل، عمل آبشویی ضروری است. این مرحله از فرآوری بیودیزل نیاز به وقت و هزینه بیشتری نسبت به مراحل دیگر دارد. به همین دلیل، در این تحقیق با بررسی پارامترهای موثر بر آبشویی بیودیزل شرایط بهینه آبشویی تعیین گردید که باعث کاهش زمان و هزینه آبشویی گردید. عوامل موثر مورد بررسی در آبشویی، دما، آب مصرفی در هر نوبت آبشویی و روش آبشویی بودند. طبق بررسی?های به عمل آمده، دما تاثیر زیادی بر آبشویی بیودیزل دارد. کمترین زمان آبشویی، کمترین صابون باقی مانده در بیودیزل، کمترین درصد آب باقی مانده و کمترین آب مصرفی در آبشویی بیودیزل در دمای 60 درجه سلسیوس حاصل شد. افزایش آب مصرفی هر نوبت آبشویی باعث کاهش زمان آبشویی، کاهش میزان صابون باقی مانده و نیز کاهش درصد آب باقیمانده در بیودیزل گردیده است ولی کل آب مصرفی را افزایش می دهد. نتایج حاصل از داده های آزمایش مشخص کرد که روش پاششی-گردشی علاوه بر اینکه مصرف آب کمتری دارد، دارای کارایی بهتری در حذف ناخالصی ها از قبیل صابون و کاتالیزور می باشد. میزان صابون باقیمانده پس از آبشویی با روش پاششی- گردشی در دمای C°60 برابر با ppm 0283/0 است، در حالی که در همان دما روش های حباب شویی و همزنی به ترتیب دارای صابون 0486/0 وppm 065/0 است. زمان لازم برای آبشویی با روش پاششی- گردشی در شرایط یکسان نسبت به دو روش دیگر کمتر است. میانگین زمان لازم برای روش های همزنی، حباب شویی و پاششی- گردشی در دمای C°20 به ترتیب برابر با 93، 83 و 73 دقیقه شد.
    کلیدواژگان: حبابشویی، همزنی، آبشویی بیودیزل، پاششی، گردشی
  • سیدجواد سجادی، احمد غضنفری مقدم، امین رستمی صفحه 155
    دستگاه هایی که برای جداسازی پسته مورد استفاده قرار می گیرند حجیم بوده، انرژی زیادی مصرف می نمایند و چندان دقیق نیستند. در این پژوهش یک دستگاه هوشمند مبتنی بر انعکاس صدا طراحی و برای جداسازی پسته پوک از پسته های مغزدار مورد استفاده قرار گرفت. برای ارزیابی دستگاه، پسته به طور جداگانه با فواصل 1، 3 یا 5 سانتی متر بر روی یک نوار نقاله قرار داده شدند تا از دو ارتفاع 25 و 35 سانتی متری بر روی یک صفحه فولادی سقوط کنند. سپس انعکاس صدای برخورد پسته ها با صفحه توسط یک میکروفن گرفته و به رایانه منتقل گردید. سیگنال های صدای ضبط شده مورد پردازش «تبدیل موجک» قرار گرفته و بردارهای مشخصات مناسب از آنها استخراج شد تا از شبکه عصبی پرسپترون چند لایه (MLP) جهت تشخیص این دو نوع پسته استفاده شود. مجموعا 280 شبکه سه لایه با ساختارها و الگوریتم های آموزش مختلف توسط نرم افزار MATLAB 7.4 مورد بررسی قرار گرفتند. در نهایت شبکه عصبی با ساختار 2-6-20 برای تشخیص پسته های پوک از مغزدار انتخاب شد. نتایج نشان دادند که میانگین دقت جداسازی دو گروه با شبکه عصبی آموزش داده شده از ارتفاع 25 سانتی متر 96% و از ارتفاع 35 سانتی متری 87% بود. با آموزش جداگانه شبکه برای هر گروه پسته، دقت جداسازی برای پسته پوک 98 درصد و برای پسته های مغزدار 94 درصد به دست آمد. قرار دادن پسته ها در فواصل 1، 3 یا 5 سانتی متری بر روی تسمه نقاله دستگاه تاثیری در دقت جداسازی نداشت.
    کلیدواژگان: تشخیص، شبکه عصبی، تبدیل موجک، انعکاس صدا، پسته
  • حسین مبلی، علی رجبی پور، شاهین رفیعی، مجید خانعلی، حسن اخلاقی فر صفحه 163
    برای طراحی ماشین های برداشت میوه، عموما خواص فیزیکی و مکانیکی اجزای درخت و میوه آن مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار می گیرد. برخی از این خواص شامل نیروهای مؤثر در برداشت میوه و مقاومت به جدا شدن آن هنگام تکاندن تنه درختان می باشند. در پ‍ژوهش حاضر پارامترهای مقاومت کششی، پیچشی و خمشی میوه گردو اندازه گیری و تجزیه و تحلیل شدند. سنجش ها در سه منطقه دماوند، کن و ساوجبلاغ بر روی چهار رقم کاغذی، خوشه ای، سوزنی و بادامی با 15 تکرار در دو سال متوالی توسط آزمایش فاکتوریل با دو فاکتور رقم و منطقه در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی انجام شد. نتایج نشان داد که بالاترین میانگین مقاومت کششی، پیچشی و خمشی به ترتیب مربوط به ارقام بادامی (12/31 نیوتن)، سوزنی (54/9 نیوتن سانتی متر) و کاغذی (13/50 نیوتن سانتی متر) و کمترین میانگین به رقم خوشه ایبه ترتیب با مقادیر 73/21 نیوتن، 41/7 نیوتن سانتی متر و 42/21 نیوتن سانتی متر تعلق داشت. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که منطقه و اثر متقابل رقم- منطقه در سطح احتمال 5% تنها بر مقاومت خمشی تاثیر معنی داری داشت در حالی که اثر ارقام مختلف گردو در سطح احتمال یک درصد بر روی تمامی نیروهای کششی، پیچشی و خمشی میوه گردو معنی دار شد. با توجه به آزمون های انجام شده، رقم خوشه ایکمترین مقادیر مقاومت مؤثر در برداشت را در سه منطقه مذکور از خود نشان داد. لذا می توان نتیجه گرفت که برداشت مکانیزه این رقم نسبت به سه رقم دیگر با سهولت بهتری انجام خواهد شد.
    کلیدواژگان: مقاومت، مقاومت مؤثردر جداسازی، گردو، برداشت مکانیزه، مکانیکی
  • حسن صدرنیا، علی رجبی پور، علی جعفری، ارژنگ جوادی، یونس مستوفی، توحید باقرپور، مصطفی خجسته نژند صفحه 169
    هندوانه همانند بسیاری از میوه های دیگر در مخازن توده ای جا به جا و نگهداری می شود. عمق مناسب مخزن توده ای باید به گونه ای انتخاب گردد که سبب آسیب و شکستگی میوه های لایه پایین نگردد. تحقیق حاضر به منظور تعیین و مقایسه خواص مکانیکی دو رقم هندوانه در بارگذاری شبه استاتیکی جهت دسترسی به پارامترهای مورد استفاده در حمل و نقل و انبارداری صورت گرفته است. بدین منظور از آزمایش فاکتوریل 2×3×2 (2جهت بارگذاری×3اندازه × 2 رقم) در قالب طرح کاملا تصادفی با 5 تکرار استفاده گردید. در هر آزمایش متغیرهای نیروی شکست، تغییر شکل شکست و ضخامت پوست اندازه گیری شدند. نتایج نشان داد که جهت بارگذاری بر نیروی شکست موثر است. مقدار نیروی شکست میوه هندوانه در جهت طولی، بطور معنی داری کمتر از مقدار آن در جهت عرضی بود، در حالی که اثر اندازه بر نیرو و تغییر شکل شکست در سطح یک درصد معنی دار نشد. همچنین نتایج نشان دادند که تاثیر رقم بر نیرو و تغییر شکل شکست درسطح یک درصد معنی دار است. میانگین نیروی شکست برای رقم چارلستون گری 1/1 کیلو نیوتن و برای رقم کریمسون سوئیت 8/1 کیلو نیوتن به دست آمد. بررسی اثر ضخامت پوست بر خواص مکانیکی در ارقام و اندازه های مختلف نشان داد افزایش 5 میلی متر در ضخامت پوست می تواند نیروی شکست را تا 70 درصد افزایش دهد.
    کلیدواژگان: حمل و نقل میوه، آسیب مکانیکی، تغییر شکل شکست، ضخامت پوست هندوانه، نیروی شکست
  • حمیدرضا گازر صفحه 175
    در این تحقیق سینتیک فرایند خشک شدن کلزا با روش سیال سازی دانه ها در محدوده دمایی 30 تا? C 100 مورد بررسی و مدل سازی قرار گرفت. برای معرفی بهترین مدل تخمین روند تغییرات رطوبت از مدل های مرسوم در مدل سازی خشک کردن محصولات دانه ای استفاده شد. به منظور تعیین ضریب نفوذ رطوبت و انرژی فعال سازی در دانه های کلزا از حل معادله فیک برای اجسام کروی شکل و رابطه آرینیوس استفاده شد. با استفاده از مدل های رگرسیونی تاثیر دما بر زمان خشک شدن کلزا در محدوده دمایی تحقیق نیز مدل سازی شد. نتایج تحقیق نشان داد که بعد از زمان آستانه سیال سازی فشار استاتیکی دارای افت محسوسی شده و فشار زیر توده محصول در شروع سیال سازی از 596 به 583 پاسکال تنزل پیدا می کند. در حالت سیال سازی، افزایش دما از 30 به? C 100 زمان خشک شدن کلزا را 74% کاهش می دهد. در بررسی سینتیک خشک شدن کلزا در خشک کن های بستر سیال به ترتیب مدل های دیفیوژن تقریبی و نمایی دوجمله ای نسبت به مدل های دیگر برازش بهتری داشتند. این دو مدل دارای بالاترین ضریب تعیین ()، و کمترین مربع کای () و ریشه متوسط مربع خطای داده ها (RMSE) بودند. اما با توجه به اختلاف های ناچیز در شاخص های ارزیابی و ضرایب کمتر، کاربرد مدل نیوتن در تخمین روند تغییرات نسبت رطوبت کلزا در حالت بستر سیال قابل توصیه می باشد. با افزایش دما در فرایند خشک شدن دانه های کلزا، ضریب نفوذ موثر رطوبت در دانه یک روند افزایشی دارد. در فرآیند خشک کردن کلزا با روش بستر سیال محدوده دمایی30 تا? C 100 ضریب نفوذ رطوبت کلزا از 11-10×759/3 تا m2/s 11-10×457/8 تغییر می کند. در این تحقیق با استفاده از رابطه آرینیوس، انرژی فعال سازی نفوذپذیری رطوبت در کلزا kJ/mol 03/11 به دست آمد. به منظور تخمین زمان خشک شدن کلزا در محدوده دمایی تحقیق، معادله نمایی به دست آمده برازش مناسبی با داده های به دست آمده داشت.
    کلیدواژگان: انرژی فعال سازی، مدل سازی، خشک کردن، کلزا، ضریب نفوذ موثر، بستر سیال
  • سیده شادی میرزمانی، علیرضا بصیری، آرزو اصفهانی صفحه 185
    منحنی های هم دمای مواد غذایی درفرآیندهایی مانند آماده سازی، خشک کردن و انبارداری از اهمیت زیادی برخوردار هستند. به دلیل خصوصیات پیچیده مواد غذایی، برآورد تئوریک منحنی های هم دما غیر ممکن بوده و اندازه گیری تجربی مورد نیاز می باشد. در این تحقیق منحنی های هم دمای جذب خرما واریته استعمران (سایر) در دماهای 20، 30، 40 و60 درجه سلسیوس در 8 فعالیت آبی در دامنه 85/0 – 11/0 به روش ایستا (وزن سنجی) مطابق با دستورالعمل COST 90 تعیین شد. شکل منحنی ها با شکل عمومی منحنی های همدما در مواد غذایی غنی از قند مطابقت دارد. در تمامی دماها با افزایش فعالیت آبی، رطوبت تعادلی نیز افزایش می یابد. افزایش دما در یک فعالیت آبی معین، مقدار رطوبت تعادلی را کاهش می دهد. برای ارائه مدل ریاضی مناسب به منظور رفتار تعادلی خرما مدل های گب، بت، ایگلسیاس شریف و هالسی مورد بررسی قرار گرفت. جهت برازش از رگرسیون غیر خطی استفاده شد. از میان مدل ها، مدل های گب و ایگلسیاس شریف درکلیه دماها بهترین برازش را با داده های جذبی خرما نشان داد. انرژی پیوندی جذب برای خرمای استعمران تعیین گردید.
    کلیدواژگان: انرژی پیوندی، همدما، خرما، رطوبت، جذب
|
  • Page 111
    To reduce the storing space and handling costs for hay/straw bales, recompressing the original bales after adequate hay drying is recommended. In this project, a recompression machine was designed, constructed and evaluated. Solidwork and Nastran software were employed to model, and to analyze the stresses in the components of the machine, respectively. The components of the machine consisted of baling chamber, ram and discharge chamber, designed as based on some physical and rheological properties of the hay/straw bales. The effect of compression levels (30, 40 and 50% strain) on the recovery length of the recompressed alfalfa/straw bales (in relaxation chamber) were investigated using a factorial experiment of a randomized complete block design. The effect of recompression level and crop type on length recovery of bales (in the relaxation chamber) was significant (P<0.01). The results showed that the recompressed alfalfa/straw bales of 50% reduction in initial length had the highest length recovery in the relaxation chamber. Therefore, to achieve a desired length reduction for hay/straw bales, it is recommended that an additional strain be applied during the recompression process in order to compensate for the expected length recovery.
  • Page 119
    Using instrumented tractors to monitor and record spatial variations in performance parameters of tractor and implements during field operations, could improve productivity and the tractor efficiency. In the context of precision farming, this information can be used to map spatial variability of the parameters and to find the relations with changes in soil attributes (texture, moisture contents and degree of compactness) within a field. The objective of the research was to evaluate the tractor-implement performance parameters by equipping a Massey-Ferguson (MF-285) tractor with sensors to measure travel and engine speeds, wheel rpm and fuel consumption of the tractor, as well the draft of mounted implements. A Global Positioning System (GPS) receiver was also installed on the tractor. In order to display and collect data from the sensors, a data acquisition system was developed for the purpose. Appropriate methods were adopted to calibrate the sensors. A three-point hitch dynamometer which was developed previously at the Department of Farm Machinery, Isfahan University of Technology was calibrated in the field, employing RNAM method. Comparison of tractor wheel speeds with the fifth wheel revealed that the driven rear wheels and the non-driven front wheels had slip and skid respectively. The results showed that the fifth wheel and the non-driven front wheels are appropriate devices for a close estimation of the tractor travel speed. In a majority of the cases, the GPS accurately receiver indicated the tractor travel speed, however, due to the existence of obstacles on either side of the testing routes and the type of receiver employed, there was some jumping observed the recorded speed values. Therefore, its application in continuous travel speed measurement is somehow doubtful. The engine speed was recorded with an accuracy of 1 rpm using a combination of a toothed wheel and a magnetic proximity pickup. The installed Hall-effect fuel meter indicated the fuel consumption in different engine speeds with an accuracy of 0.1 L min-1. Dynamic (field) calibration of the three-point hitch dynamometer indicated that the RNAM method, for measuring draft of mounted implements, could only provide an estimation of the implement draft. The developed data acquisition system could collect data from the sensors with adequate precision. In addition to displaying the real-time information on its virtual display unit, the data were recorded as a text-file for further analysis. The instrumented tractor is ready for measuring and collecting spatial performance parameters of the tractor-implement. ..
  • Page 131
    This study was conducted to investigate the effect of soil moisture content in primary tillage and travel speed during disking operation on the performance of an offset disk harrow in a silty clay loam soil. At first, the effect of three soil moisture content ranges of (12-14), (14-16) and (16-18) percent (dry basis) on soil clod size (left from moldboard plowing) was investigated. Then, the performance of disk harrow as a secondary tillage tool was evaluated at three speed ranges of (3-5), (5-7) and (7-9) km/h and three clod size mean weight diameters (31, 41 and 47 mm) resulted from moldboard plowing. The experiment was of a Randomized Complete Block Design, (a factorial experiment) of three replications. The performance parameters evaluated were: draft per unit width, drawbar power requirement, tractor drive wheel slip and degree of soil pulverization. Results indicated that, draft and drawbar power requirements of disk harrow increased significantly with increase in the travel speed. Tractor drive wheel slip was highly influenced by travel speed, clod sizes and as well by their interactions. Soil moisture content was an important factor primarily affecting the size and hardness of soil clods made by plowing operation, and secondly, it played an important role in soil pulverization through disk harrowing. Overall, the optimum soil moisture content for conducting primary tillage using a moldboard plow was determined as about 16 to 18%(dry weight basis), which corresponds to 91% of lower plastic limit of the experimental field. Meanwhile, the optimum speed range for disk harrowing was determined to be 5 to 7 km/h.
  • Page 139
    Drafts of major primary tillage implements were measured in a clay loam soil using a tension loadcell. Implements consisted of a moldboard, a disk and a chisel plow each equipped with one tillage unit. A photoelectric speed sensor was used for actual forward speed measurements. During the study, the effects of forward speed and tillage depth on draft requirements were investigated. A general regression equation was developed to predict the specific draft of these implements as based on the Standard ASAE, D497.5. Results of statistical analysis indicated a significant increase in draft for all the three implements with an increase in depth of operation. The values of specific draft for the three tested tillage implements were significantly affected by forward speed. Coefficients of specific draft equations were determined through regression analysis. Specific draft equation coefficients (A,B and C) were obtained as: 256.26, 2.28 and12.11 from moldboard plow; 152.28, 3.79 and 9.66 for disk plow; and 26.9, 12.18 and 0.13 for chisel plow respectively. High values of R-square (R2) for specific draft equations in the case of each implement showed that the models are able to present a good prediction of the implement's required draft.
  • Page 147
    Waterwashing or biodiesel purification is one of the steps in biodiesel fuel processing. Waterwashing of the fuel is an indispensable processing stage, due to the presence of impurities in the fuel. In this research work, some of the effective parameters in biodiesel waterwashing and the optimum conditions which lead to economy in time and cost of waterwashing were investigated. The effective parameters investigated were: temperature, water consumed per batch of fuel, as well as the waterwashing methods namely: mixing, bubble washing, and mist circulation. Test results indicated that temperature affects waterwashing of the fuel most. The minimum time taken for waterwashing, the minimum detergent and moisture remaining in the washed fuel, and the minimum water used up in the process of waterwashing were all obtained when doing the waterwashing at a temperature of 60°C. An increase in the quantity of water used in washing each batch of fueld would result in a decrease of detergent and moisture residue in the fuel, but of course this would be accompanied by a larger quantity of water consumed in the process. Results indicated that mist circulation of waterwashing methods not only takes up less water than the other two methods, but also leaves less such impurities as detergent and catalysts in the final fuel. The amount of soap content after waterwashing through mist circulation method was 0.0283 ppm at 60°C, while they were 0.086 and 0.065 ppm at the same temperature for bubble washing and mixing methods respectively. Waterwashing time taken in mist circulation method was less than that in the other two methods. The average required time for mixing, bubble washing and mist circulation methods at 20°C were 93, 83 and 73 minutes respectively.
  • Page 163
    Prior to the design and construction of any fruit harvesting machine it is essential to know the physical and mechanical properties of the trees and of its fruits. An example could be cited as the force needed to overcome. The strength with which the fruit is attached to the stem, in trunk shaker harvesting. In this research the acting forces on the fruit during harvest, including tensile strength, bending moment and torsion strength were assessed and analyzed. Experimental measurements were made on some major varieties of Iran’s walnuts (Kaghazi, Khooshei, Soozani and Badami) at Damavand, Kan and Savojbolagh in the countryside vicinity of Tehran. Data were analyzed using a factorial experiment in the form of a completely randomized block design of 15 replications. Analyses showed that the highest mean values of tensile, torsional and bending strengths belonged to Badami (31.12 N), Soozani (9.54 N.cm) and Kaghazi (50.13 N.cm), respectively, while the lowest mean values of strengths belonged to Khooshei with 21.73 N, 7.41 N.cm and 21.42 N.cm. The results finally indicate that the effects of region and interaction between regions as well as variety on bending strength are significant at 5% level. The effect of variety in different varieties of walnut on tensile strength, bending moment, and torsional strength of walnut fruit was significant at 1% level. Considering the results of the conducted experiment, Kooshei variety needs a minimum of forces for harvesting so it could be concluded that mechanical harvesting of this variety as compared to other varieties is preferred, and thus more strongly recommended.
  • Page 169
    Watermelon is handled and stored in bulk package as some other fruits and vegetables are. Package height must be so appropriately selected that bottom fruit layers will receive no damage or failure. This research was performed to determine and compare the mechanical properties of two varieties in three sizes of watermelon under static load conditions to obtain parameters used in transportation as well as in storage. A statistical factorial experiment in the form of a completely randomized design (2×3×2) of five replications was employed to determine the mechanical properties of watermelon in whole watermelon. Such factors as failure force, failure deformation and fruit rind thickness were among those determined. It is found that the failure force was affected by the direction in which it was exerted. Failure force in the longitudinal direction was less than that in the transverse direction while variation in size of the fruit did not significantly affect either failure force or failure deformation. Results also indicated that failure force and failure deformation were significantly affected by variety. Mean failure forces for Charleston Gray and Crimson Sweet varieties were 1.1 and 1.8 kN, respectively. Investigation of rind thickness in different varieties and sizes of watermelon demonstrated that five millimeter increase in rind thickness can increase failure force up to 70%.
  • Page 175
    Modeling of drying kinetics of canola was studied at 30 to 100? C in a Lab scale fluidized bed dryer. Drying rate of the crop was assessed, using many conventional moisture ratio models employed in food science. Effective Diffusivity coefficient (Deff) and activation Energy (Ea) of kernel moisture were determined using Fick's Law of Diffusion and Arrhenius Equation. Besides, the effects of temperature changes on drying time were modeled through, regression method. Results indicated that static pressure dropped from 596 to 583 Pa when kernels starting to fluidize. In fluidizing state, canola drying time becomes reduced by 74% through an increase of temperature from 30 to 100? C. In comparison with the other models, Approximate Diffusion model and two term Exponential model are in good agreement with the experimental data respectively with high and low as well as RMSE. Also Newton model was of little with the other models. It bears a single coefficient, and is easy and convenient to be used for an estimation of drying rate of canola in fluidized bed dryer. Temperature changes from 30 to 100? C cause Deff to increase from 3.759×10-11 to 8.457×10-11. In this research, Ea of canola moisture was determined as 11.03 kJ/mol. Selected exponential Regression model is in good agreement with the experimental data and suitable for an estimation of drying time in temperature range of 30 to 100? C.
  • Page 185
    In this research, moisture sorptions of Sayer date were determined at 20, 30, 40 and 60°C, using the standard static gravimetric method developed by the European Cooperation project Cost 90. Several mathematical models, namely GAB, BET, Iglesias & Chirif and Halsey were employed to fit the experimental data through non-linear regression. Results indicate that equilibrium moisture content increases with water activity. The overall shape of the curves describing the moisture content as function of water activity was typical of sugar-rich material. It was found that the Iglesias & Chirif and GAB models (for all the temperatures) satisfactorily fitted the sorption data. In addition, Isosteric heat of sorption was determined from sorption data, using the Clausius-Clapeyron equation.