ارزیابی اثر برخی از مشخصه‌های موثر بر میزان مصرف انرژی در خردکن استوانهای

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری فراوردههای چندسازه چوب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران،

2 دانشیار گروه تکنولوژی و مهندسی چوب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران،

3 استاد گروه تکنولوژی چوب دانشگاه علوم کاربردی روزنهایم، آلمان

چکیده

چکیده

سابقه و هدف: خردکردن چوب مهمترین مرحله در کارخانجات تولید اوراق فشرده چوبی می‌باشد. تولید چیپس با کیفیت از نقطه نظر ابعاد و اندازه مناسب، نه تنها کیفیت بالای محصول نهایی را تضمین می‌کند، بلکه باعث کاهش زمان تولید در دستگاه‌های ثانوی و نهایتا کاهش میزان انرژی مصرفی می گردد. این مطالعه در دانشگاه علوم کاربردی روزنهایم (آلمان) با هدف ارزیابی مشخصههای تاثیرگذار بر میزان مصرف انرژی در خردکن‌استوانهای انجام گرفت. به همین منظور اثرگونه‌چوب، سرعت برش ، رطوبت و ابعاد چوب در خردکن استوانه‌ای مورد بررسی قرار گرفت. به منظور ارزیابی دقیق مصرف انرژی در هریک از شرایط آزمونی میزان وزن برابر چوب به چیپس تبدیل گردید. همچنین ضخامت چیپس در تمامی آزمونها ثابت در نظر گرفته شد.
مواد و روشها: در این تحقیق از دوگونه صنوبر و بلوط استفاده شد. ابتدا نمونه‌ها به کمک اره نواری مدل ESTERER Model EB 1400 به الوارهایی با ابعاد 8×4 سانتیمتر و 8×8 سانتیمتر تبدیل شدند. سپس نمونه‌ها درون خشک کن LAUBER TROCKNUNGSTECHNIK مجهز به سیستم خودکار در دو سطح رطوبتی 18 و 40 درصد خشک شدند. بعد از آن نمونه‌ها مطابق با جدول طرح آزمایشات که بر اساس آزمون فاکتوریل و با وزن برابر تهیه شده بود، به خردکن تغذیه شدند. با تنظیم سرعت گردش محور در خردکن استوانهای، سرعت برش در سه سطح 16، 20 و 24 متر بر ثانیه مدیریت شد. میزان انرژی مصرفی حین فرآیند بوسیله دستگاه چند کاناله اندازهگیری مصرف انرژی اندازه گیری شد.
یافته‌ها: پس از تجزیه وتحلیل داده‌ها، نتایج نشان داد، فاکتورهای گونه، رطوبت و سرعت برش بر میزان انرژی مصرفی در خردکن استوانهای در سطح اطمینان 95 درصد تاثیرگذار بود. نمودار اثرات مستقل نشان داد که گونه بلوط نسبت به گونه صنوبر، رطوبت 40 درصد نسبت به 18 درصد و سرعت برش 20 متربرثانیه نسبت به 16 و 24 واجد مصرف انرژی کمتری هستند. نتایح آنالیز واریانس نشان می‌دهد اثر مستقل ضخامت بر مصرف انرژی معنی‌دار نمی‌باشد. سرعت برش بیشترین تاثیر مستقل را بر مصرف انرژی داشته است و رطوبت کمترین اثر مستقل را در سطح اطمینان 95 درصد داشته است.
نتیجه گیری: با بررسی نتایج اثرات متقابل مشخص شد، اگرچه ضخامت مستقلا اثر معنی‌داری بر مصرف انرژی فرآیند نداشته است، اما در تقابل با سایر پارامترها موثر واقع شده است. در گونه بلوط رطوبت 40 درصد با ضخامت 4‌سانتیمتر در سرعت برش 20 متر بر ثانیه کمترین انرژی مصرفی را داشته است، در حالیکه درگونه صنوبر، سطح رطوبتی 18 درصد و ضخامت 8 سانتیمتر با سرعت برش 20 متر ثانیه کمترین مصرف انرژی را داشته است. این تفاوت در مصرف انرژی می‌تواند ناشی از تفاوت در بافت و رفتار ویسکوالاستیک دو گونه در برابر نیروهای برشی باشد. چنانچه احتمالا در گونه صنوبر افزایش سطح رطوبتی و کاهش ضخامت به 4 سانتیمتر میزان تغییر شکل چوب را در برابر نیروی برشی افزایش داده و همین رفتار سبب صرف انرژی بیشتر در برش می‌شود.

واژههای کلیدی: انرژی مصرفی، خردکن استوانهای، سرعت برش، چیپس، بلوط، صنوبر

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Evaluation of some effective parameters on energy consumption in drum chipper

نویسندگان [English]

  • Mohammad Aghakhani 1
  • Abolghasem Khazaeian 2
  • Ali Rafighi 2
  • Frieder Scholz 3
1 Gorgan university of agricultural sciences and natural resources
2 Associate Professor of wood and paper technology department, Gorgan university of agricultural sciences and natural resources
3 Professor of wood technology department, Rosenheim university of applied sciences
چکیده [English]

Evaluation of some effective parameters on energy consumption in drum chipper

Abstract

Background and objectives: Chips producing and wood chipping are very basic and important step in wood chipboard factories that are determinant in final products quality and price. Producing high quality chips with effective dimension and size, not only guaranties high quality in final product, but also reduce stay time in secondary machines and subsequently and energy consumption. The aim of this study was evaluation of effective parameters on energy consumption in drum chipper which was done in Rosenheim University of applied sciences (Germany). For this reason, the impact of wood species, cutting velocity, moisture and wood dimension was evaluated. For precise investigation of energy consumption in any situation of experimental design equal weight of the trunk converted to chips. Also, chips thickness in all the exams imagines stable.
Materials and methods: In this study Poplus termula and Quercus Robur was used. First, samples through band saw blade ESTERER Model EB 1400 converted to lumbers with dimension 4×8 cm and 8×8 cm. Then samples dried in chamber LAUBER TROCKNUNGSTECHNIK with automatic system to reach 18 and 40 percent moisture content. Next samples based on experimental design which was prepared with factorial design and equal weight of the trunk feed to drum chipper. Cutting velocity through the speed of rotation of engine in 3 level, 16, 20 and 24 meters per second was managed. The energy consumption during the process by Multi-channel precision power meter measured.
Results: After analyzing data results showed that, influence of species, moisture and cutting velocity had significant effect in 95 percent confidence level. Main effect plot showed that, Oak species compared to poplar 40 percent moisture compared to 18 percent, 20 m/s cutting velocity in comparison with 24 and 16 has lesser energy consumption. Also result showed that, cutting velocity had most main effect and moisture had least main effect on energy consumption in 95 percent confidence level. The result of analysis of variances showed that the effect of thickness on energy consumption is not significant.
Conclusion: The results of reactions showed that while thickness did not have significant effect on energy consumption but compared to other variables it had the most effect. with evaluation result, observed that Oak with 40 percent moisture, 4 cm thickness and 20 m/s cutting velocity had least energy consumption, while poplar with 18 percent moisture, 8 cm thickness and 20 m/s had least energy consumption. This differences in energy consumption can happen because of difference in texture of 2 species. This can stem from different characteristic and elastic properties of the studied species as in poplar with increasing moisture content and thickness, wood deformation against cutting force increased and finally led to increasing energy consumption.
.
Keywords: Energy consumption, drum chipper, cutting velocity, chips, oak, Poplar

کلیدواژه‌ها [English]

  • Energy consumption
  • drum chipper
  • chips
  • oak
  • Poplar

مراجع

1.Abdallah, R., Auchet, S., and Me´ausoone, P.J. 2011. Experimental study about the effects of disc chipper settings on the distribution of wood chip size. Biomass and bioenergy. 35: 843-852.
2.Aguilera, A.P., Meausoone, J., and Martin, P. 2000. Wood material influence in routing operation: the MDF case. Holz als Roh-und Worst-off. 58: 278-283.
3.Aguilera, A., and Martin, P. 2001. Machining qualification of solid wood of Fagus sylvatica L. and Piea excels L.: cutting forces, power requirements and surface roughness. Holz als Roh-und Worst-off. 5: 483-488.
4.Bučko, J. 2001. Chemical wood processing in theory and practice. Technical University in Zvolen, Zvolen, Slovakia, 427p.
5.Cooz, V., and Mayer, R.W. 2006. Cutting forces for tension and normal wood of maple. Forest Product J. 56: 26-34.
6.Davim, J.P. 2011. Wood machining. ISTE Ltd and John Wiley & Sons, Inc, Great Britain and the United States.
7.Eyma, F., Méausoone, P.J., and Martin, P. 2004. Strains and cutting forces involved in the solid wood rotating cutting process. J. of Materials and Processing Technology. 148: 220-225.
8.Kant, G., and Sangwan, K.S. 2014. Prediction and optimization of machining parameters for minimizing power consumption and surface roughness in machining. J. of Cleaner Production.83: 151-164.
9.Koch, P. 1964. Wood machining process. Ronald Press, New York, U.S.A, 269p.10.Loehnertz, S.P., and Cooz, I.V. 1998. Saw tooth forces in cutting tropical hardwoods native to South America. Research Paper. FPL-RP-567, 18p.
11.Ma, J., Ge, X., Chang, S.I. and Lei,S. 2014. Assessment of cutting energy consumption and energy efficiency
in machining of 4140 steel. The International J. of Advanced Manufacturing Technology. 74: 1701-1708.
12.Mikolašik, L. 1981. Drevarske stroje a zariadenia, 1. zvazok, SNTL – Statni nakladatelstvi technicke literatury, Praha, 38p.
13.Moradpour, P., Scholz, F., Doosthoseini, K., and Tarmian, A. 2016. Measurement of wood cutting forces during bandsawing using piezoelectric dynamometer. Drvna Industri J. 67: 1. 79-84.
14.Mori, M., Fujishima, M., Inamasu, Y., and Oda, Y. 2011. A study on energy efficiency improvement for machine tools. CIRP Annals Manufacturing Technology. l60: 2. 145-148.
15.Nuutinen, Y., Petty, A., Bergström, D., Rytkönen, M., DiFulvio, F., Tiihonen,I., Lauren, A., and Dahlin, B.
2016. Quality and productivity in comminution of small diameter tree bundles. International J. of Forest Engineering. 27: 3. 179-187.
16.Thunell, B. 1985. Schnittktaftbestimmung bei der Holzbearbeitug. Holz als Roh-und werkstoff. 16: 138-145.
پژوهش‌های علوم و فناوری چوب و جنگل
دوره 26، شماره 4
اسفند 1398
صفحه 1-15

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار