تحقیقات سامانه ها و مکانیزاسیون کشاورزی
سال:1402 | دوره:24 | شماره:86 |تعداد مقالات:6

متمرکزکننده ها کارکرد­های بسیاری دارند که یکی از آنها استفاده در فرآیند نمک زادیی از آب شور به روش تبخیر و تقطیر است. به دلیل وجود حرارت بالا در جاذب متمرکزکننده ها، این امکان فراهم می شود تا با طراحی یک سامانۀ مبدل حرارتی، زمینۀ تبخیر آب شور به ­وجود آید. در این پژوهش سعی شد تا به کمک روش دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) دو هندسه جاذب مارپیچی و استوانه ای بررسی شوند. برای این منظور، سیال عامل بر اساس ویژگی­های آب شور دریا در نرم افزار Fluent Ansys تعریف شد و ایجاد هندسه و تحلیل حرارتی بر اساس شرایط اولیه و مرزی سامانه در نظر گرفته شدند. با بررسی نتایج اعتبارسنجی کیفیت شبکه­بندی، شبکۀ بهینه در هر دو هندسه المان مربعی مربعی شکل بود. تحلیل حرارتی جاذب نشان داد که در هندسۀ استوانه ای، توزیع حرارتی در کف هندسه بیشتر است تا در سطح بالایی آن. نتایج تحلیل تغییرات عدد ناسلت، تمرکز تنش حرارتی را در مقطع خروجی سیال نشان دادند. با این همه، و برخلاف هندسۀ استوانه ای، توزیع حرارت در هندسۀ مارپیچ به­ طور یکنواخت، متقارن و بدون تمرکز تنش حرارتی بود. این تمرکز تنش در هندسۀ استوانه ای موجب می شود تا احتمال انتقال فرآیند تبخیر از داخل محفظه به لوله های انتقال به وجود آید. مقایسۀ نتایج تحلیل عددی رفتار حرارتی در دو هندسۀ جاذب نشان داد که مزیت هندسۀ مارپیچ در یکنواختی توزیع حرارت است که باعث افزایش بازده حرارتی در فرآیند نمک­ زدایی می شود. در مقابل، مزیت هندسۀ استوانه ای در طراحی ساده، جایگذاری آسان، عایق بندی سریع و استفاده از مواد قابل دسترس برای ساخت نسبت به هندسۀ مارپیچ است.

مطالعۀ شاخص های مکانیزاسیون برنج هر منطقه برای انتخاب درست ماشین های برنج و استفادۀ بهینه از آنها و اجرای به موقع عملیات کشاورزی دارای اهمیت و ضروری است. برای تعیین وضعیت موجود مکانیزاسیون برنج و ارائة راهکارهای مکانیزاسیون در مراحل تولید این محصول مطالعه ای در استان گیلان به اجرا درآمد. اطلاعات و داده ها از طریق تکمیل پرسشنامه و با مراجعه به منابع آماری موجود و بررسی های میدانی جمع آوری شد. از اطلاعات به دست آمده، شاخص های تعیین کنندۀ وضعیت مکانیزاسیون زراعت برنج محاسبه شدند. نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که درجۀ مکانیزاسیون عملیات خاک ورزی، کاشت با نشاکار، سمپاشی، وجین و برداشت (دروگر و کمباین) به ترتیب 100، 55/72، 57/23، 62/4 و 83/84 درصد است. بیشترین سطح مکانیزاسیون مربوط به شهرستان رودبار با 12/9 اسب بخار در هکتار و کمترین برای شهرستان شفت با 75/1 اسب بخار در هکتار به دست آمد. کمترین بازده اقتصادی مربوط به شهرستان رودبار با 22/0 و بیشترین آن برای شهرستان شفت با 51/1 تن بر اسب بخار محاسبه شد. بیشترین ضریب بهره وری مربوط به عملیات نشاکاری با نشاکار چهار ردیفه و کمترین آن مربوط به عملیات شخم اول (زمستانه) با گاوآهن برگردان دار تراکتوری است. متوسط ظرفیت مکانیزاسیون برنج در استان گیلان 5/404 اسب بخار-ساعت بر هکتار به دست آمد. به طور متوسط در استان به ازای هر 27 هکتار یک تراکتور، به ازای هر 4 هکتار یک تیلر، به ازای هر 30 هکتار یک نشاکار و  به ازای هر 60 هکتار یک کمباین مخصوص برنج موجود است. پایین بودن تعداد ماشین های خودگردان در استان، نسبت به تعداد بهره برداران، باعث شده تا قدرت تصمیم گیری بهره برداران در اجرای عملیات در زمان مناسب پایین باشد.

توموگرافی القای الکترومغناطیسی یکی از روش های جدید تصویرسازی است و به دلیل ویژگی هایی مانند غیرتماسی، غیرنفوذی و غیر مخرب بودن، پتانسیل استفاده در بسیاری از صنایع را دارد که از جمله آن ها می توان به صنایع بیولوژیکی، جریان های چندفازی، تصویربرداری پزشکی و همچنین کشاورزی و صنایع غذایی اشاره کرد. قسمت های اصلی سامانه توموگرافی القای الکترومغناطیسی شامل حسگرهای فرستنده و گیرنده، سامانه جمع آوری داده و الگوریتم بازسازی تصویر است. در این پژوهش مقایسه عملکرد چهار الگوریتم بازسازی تصویر در سامانه توموگرافی القای الکترومغناطیسی با جریان اعمالی مورد بررسی قرار گرفت. در سامانه مذکور از دو عدد الکترود حلقوی ابتکاری به عنوان حسگر فرستنده استفاده شد. حسگرهای گیرنده نیز شامل 648 عدد کویل است که دورتادور محیط تصویرسازی قرار می گیرند. به منظور بررسی عملکرد این سامانه از دوازده ترکیب شی هدف استفاده و بازسازی تصویر با استفاده از الگوریتم های LBP، حل تکراری لندوبر، روش منظم سازی تیخونوف و حل تکراری گوس-نیوتن انجام شد. به منظور بررسی کیفیت تصاویر بازسازی شده از پارامترهای خطای اندازه و خطای نسبی تصویر استفاده شد. نتایج نشان داد که در تمامی اشیاء هدف، مقادیر خطای نسبی تصویر مربوط به الگوریتم حل تکراری گوس- نیوتن کمتر از سایر الگوریتم ها است. نتایج حاصل از ارزیابی پارامتر خطای اندازه نشان داد که در هر چهار الگوریتم بازسازی تصویر؛ افزایش تعداد اشیاء هدف موجب افزایش خطای اندازه می شود. به عنوان نتیجه گیری کلی می توان بیان کرد که الگوریتم حل تکراری گوس-نیوتن عملکرد مطلوب تری در مقایسه با سایر الگوریتم ها دارد.

نیشکر محصولی است کلیدی در تولید شکر کشور که قطب تولید آن در استان خوزستان است. پس از برداشت از مزرعه و ورود آن به کارخانه، نیشکر با استفاده از دستگاه شریدر خرد و الیافی می­شود. در این مطالعه، برای سنجش ساکاروز موجود در نیشکر شرید شده، روش طیف­سنجی دی­الکتریک در بازه بسامد صفر تا صد مگاهرتز با استفاده از حسگر دی­الکتریک استوانه­ای با قابلیت تراکم نمونه ارزیابی شد. تعداد 55 نمونه نیشکر شرید شده در فصل برداشت نیشکر در سال 1400 از فرایند تولید کارخانۀ شکر خام سلمان فارسی خوزستان تهیه شد و ضمن اندازه­گیری شاخص­های بریکس با روش رفرکتومتری، Pol با روش پلاریمتری ساده و درصد ساکاروز با روش پلاریمتری مضاعف، نمونه­ها با حسگر دی­الکتریک مورد سنجش قرار گرفت و طیف­های حاصل از آن برای سنجش میزان شاخصه­های غلظت قند (به عنوان متغیرهای وابسته) تحلیل شد. از روش­های رگرسیونی چند متغیره حداقل مربعات جزیی (PLSR)، رگرسیون مولفه­های اصلی (PCR) و رگرسیون ماشین بردار پشتیبان (SVR) برای توسعۀ مدل­های پیش­بینی متغیرهای غلظت استفاده شد. اعتبارسنجی مدل­ پیش­بینی PLSR پیش­بینی قوی­تری از درصد ساکاروز حاصل از روش پلاریمتری مضاعف (79/0 R2=، 75/0 RMSE= و 22/2RPD=) در مقایسه با Pol (76/0 R2=، 8/0 RMSE= و 07/2RPD=) و بریکس (77/0 R2=، 89/0 RMSE= و 2RPD=) نشان داد. این نتیجه با سهم بیشتر قند ساکاروز در مواد انحلال­پذیر در عصاره نیشکر و تعداد گروه­های بیشتر OH مولکول ساکاروز در مقایسه با دیگر قندهای موجود در عصاره و تأثیر غالب ساکاروز بر خصوصیات دی­الکتریک عصارۀ نیشکر قابل توجیه است. با بهینه­سازی و بهبود دقت سنجش این روش می­توان ابزاری ساده و کم هزینه برای استفاده در صنایع شکر ارائه داد.

آسیب­های ظاهری و داخلی به بذر در اثر نیروهای مکانیکی حاصل از ماشین­های فرآوری، کاهش درصد جوانه­زنی و قدرت رویشی بذر را به دنبال دارد. با هدف افزایش کارایی ماشین جین اره­ای در جداسازی الیاف از بذر، آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار اجرا شد. سطوح فاکتورهای آزمایش، سرعت دورانی اره­های ماشین جین در سه سطح 300 (S1)، 350 (S2) و 400 (S3) دور بر دقیقه، رطوبت بذر در سه سطح 3-5 (M1)، 6-8 (M2) و 10-8 (M3) درصد و رقم بذر پنبه در دو سطح حکمت (V1) و گلستان (V2) بود. در ارتباط با بذر پنبه، متغیرهای طول، عرض، ضخامت، میانگین هندسی و ضریب کرویت اندازه­گیری شد. پس از فرآوری وش پنبه در ماشین جین، اندیس ضخامت پوست بذر، میزان مواد خارجی روی الیاف، ظرفیت موادی ماشین جین اره­ای، قوۀ نامیۀ بذر، سرعت جوانه­زنی بذر، شاخص بنیۀ بذر و نشت یونی نسبی تعیین شد. پس از تجزیۀ واریانس، مقایسه داده­های میانگین تیمارها با آزمون دانکن و معادلۀ رگرسیون بین تیمارهای آزمایش (متغیرهای مستقل) و پارامترهای اندازه­گیری شده (متغیرهای وابسته) صورت گرفت. نتایج تحقیق نشان داد که تیمارهای S1M2V2 و S1M1V1، به ترتیب با 40/2 و 90/1 کیلوگرم بر ساعت، بیشترین و کمترین مقدار ظرفیت موادی را ایجاد کرده­اند. با در نظر گرفتن سرعت دورانی و رطوبت یکسان، ظرفیت موادی ماشین در رقم گلستان 22/12 درصد بیشتر بود تا در رقم حکمت. معادلات رگرسیونی نشان داد که در رقم حکمت با افزایش سرعت دورانی اره­های ماشین جین، درصد جوانه زنی بذر افزایش و شاخص بنیۀ بذر کاهش می­یابد. در رقم گلستان نیز معادلات رگرسیونی نشان داد که افزایش سرعت دورانی اره­های ماشین جین، کاهش درصد جوانه­زنی و افزایش رطوبت، افزایش سرعت جوانه زنی را به دنبال دارد. سرعت دورانی 350 دور بر دقیقه، رطوبت 8-6 درصد و رقم پنبۀ گلستان، بیشینۀ درصد جوانه­زنی و سرعت جوانه­زنی بذر را به ترتیب با 67/93 درصد و 56/24 بذر در روز ایجاد کرد و قابل توصیه است.

در این تحقیق از یک سامانۀ بینایی ماشین استفاده و برای بذرهای سورگوم، پنبه و جو ارزیابی شد. برای هر یک از این سه نوع بذر، عملکرد دستگاه مکش با سه صفحۀ بذر (با قطر سوراخ­های 1 ، 5/1 و 2 میلی­متر) و چهار مقدار مکش (80- ، 100- ، 120- و 130- میلی متر جیوه) ارزیابی شد. در هر مقدار مکش، تعداد کل بذرهای چسبیده به صفحۀ بذر، تعداد بذرهای جدا شده و تعداد بذرهای به هم چسبیده روی هر سوراخ شمارش و درصد آن ها محاسبه شد. پس از آن، برای سه نوع بذر مورد آزمایش الگوریتم تعیین درصد شکستگی و تعداد بذر کدنویسی و اعتبارسنجی الگوریتم در 30 تکرار ارزیابی گردید. نتایج نشان داد که برای بذر سورگوم تیمار 1 (صفحۀ بذر با سوراخ­های 1 میلی­متر و مقدار مکش 80- میلی­متر جیوه)، برای بذر پنبه تیمار 5 (صفحۀ بذر با سوراخ­های 5/1 میلی­متر و مقدار مکش80- میلی­متر جیوه)، و برای بذر جو تیمار 2 (صفحۀ بذر با سوراخ­های 1 میلی­متر و مقدار مکش 100- میلی­متر جیوه) مناسب­ترین تیمار است. نتایج اعتبارسنجی الگوریتم تعیین درصد شکستگی و تعداد بذر برای سه نوع بذر مورد ارزیابی نشان داد که میانگین دقت الگوریتم برابر با 100 درصد است.