طراحي، ساخت و ارزيابي دستگاه برگ جمع كن مخصوص تراكتورهاي باغي

Design fermentation volume and construction of batch biogas digester for methane gas production

جمع‌آوري برگ درختان پاييزي از سطوح معابر و خيابان‌ها همواره مشكلات عديده‌اي را در پي داشته است كه بدين منظور ماشين‌هاي خاصي طراحي شده‌اند. در طراحي اينگونه ماشين‌ها فاكتورهايي چون سادگي اجزاء، صرفه اقتصادي، ظرفيت عملكردي بالا و مانورپذيري آسان داراي اهميت ويژه‌اي هستند. در اين مطالعه عملكرد يك ماشين برگ‌جمع‌كن ساخته شده براي تراكتورهاي گلدوني مورد بررسي قرار گرفت. براي ساخت ماشين علاوه بر محاسبات تئوري، شبيه‌سازي قسمت‌هاي مختلف دستگاه در نرم‌افزار Solid works 2013 از نظر استحكام و دوام مورد بررسي قرار گرفت. به منظور عملكرد واقعي دستگاه، از برگ درختان چنار و توت استفاده گرديد. ارزيابي دستگاه در سه سطح از سرعت پيشروي 5/4، 6 و 9 كيلومتر بر ساعت در سه تكرار انجام شد. نتايج نشان داد كه با افزايش سرعت پيشروي، مقدار جمع‌آوري برگ توسط هر دو محفظه مكش و لوله مكش كاهش يافتند به طوري كه افزايش سرعت پيشروي دستگاه از 5/4 به 9 كيلومتر بر ساعت باعث افت 8/49 درصدي توسط لوله مكش و افت 6/34 درصدي توسط محفظه مكش خواهد شد. نتايج حاصل از آزمون ماشين نشان داد كه لوله مكش، مقدار برگ بيشتري را جمع‌آوري مي‌نمايد. همچنين نتايج حاصل از ارزيابي بادزن نشان گر اين است كه هرچه ابعاد برگ بزرگتر مقدار خرد شدگي بيشتر و هرچه ابعاد برگ كوچكتر، خرد شدگي نيز كمتر خواهد بود. پس از بررسي‌هاي بعمل آمده مشخص گرديد كه با افزايش درصد رطوبت برگ‌ها ميزان خرد شدگي برگ نيز كاهش مي‌يابد. با توجه به نتايج حاصل از آزمون تحليل واريانس ميانگين متغير محفظه مكش و لوله مكش سه گروه در سرعت‌هاي ياد شده يكسان نبوده و در سطح 95% معني‌دار مي باشد. همچنين آزمون شفه نشان داد ميانگين تمامي دو دويي گروه‌ها از نظر آماري اختلاف معني‌داري در سطح 95% دارند.(p< 0.05)

Anaerobic digestion is the microbial decomposition of organic matter in the absence of oxygen, which results is production of methane. The importance of biogas production technology in terms of renewable energy production, reduction of environmental pollution and greenhouse gas emissions. In remote and impassable areas, access to energy is one of the main problems. This energy requirement can be produced with renewable environment. The heart of the biogas production is reactor. In Iran, the lack of technical know-how in the design and construction of the reactor has created fundamental problems in using this clean energy. In this research, by reaching the technical knowledge of anaerobic digestion (reactor), an anaerobic digestion system was designed and constructed. This design is based on the need for a specific volume of biogas. The first priority was given to the amount of gas required for rural cooking. In the innovative device, mechanical and electronic parts were used and work automatically. These include the mixing, heating and data system. Also, the gas treatment and refueling unit was considered. In the design of the reactor, the cow manure has the least production potential of biogas. The reactor was optimized in a volume of 400 liters and was made in pilot form. In the first step of evaluation, the temperature was measured at 40 °C and the mixer speed was 100 rpm. In the second stage, the evaluation of the heat and water system was stopped. The results showed that the use of mixer and thermal system is effective in producing biogas and methane percentages. The highest percentage of methane was recorded at 79%, which was related to the first stage of evaluation. The most important result of this research is the acquisition of technical knowledge for the design, construction and optimization of a biogas digester. In particular, it tries to estimate the internal requirements and to be able to use it at different levels of use and future research.