автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Энергетические режимы и технические средства обеззараживания почвы в защищенном грунте

На правах рукописи

КАБАЛОЕВ Таймураз Хамбиевич

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ПОЧВЫ В ЗАЩИЩЕННОМ ГРУНТЕ

Специальности: 05.20.02 - Электротехнологии и электрооборудование

в сельском хозяйстве

05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

Зерноград 2005

Работа выполнена на кафедре применения электрической энергии в сельском хозяйстве ФГОУ ВПО «Горский государственный аграрный университет»

Научный консультант: Лауреат Государственной премии РФ,

академик РАСХН, доктор технических наук, профессор | Прищеп Л.Г.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Газалов B.C. (ФГОУ ВПО АЧГАА)

доктор технических наук, с.н.с. Пахомов В.И. (ВНИПТИМЭСХ)

доктор технических наук, профессор Ангилеев О.Г. (ФГОУ ВПО Ст.ГАУ)

Ведущая организация: Государственное научное учреждение

Всероссийский научно-исследовательский институт овощеводства (ГНУ ВНИИО)

Защита диссертации состоится "С&шшЛ^Н 2005 г. в ¿О часов на заседании диссертационного совета Д 220.001.01 в Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (АЧГАА) по адресу: 347740, Ростовская область, г.Зерноград, ул. Ленина 21.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке АЧГАА. Автореферат разослан SLQ 2005г.

Ученый секретарь _/

диссертационного совета, Н.И.Шабанов

доктор техн. наук, профессор

/26

1. Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Важное значение для удовлетворения потребности населения в овощах имеет овощеводство защищенного грунта. Чтобы обеспечить население овощами в течение всего года, в сооружениях защищенного грунта должно выращиваться не менее 25% всего количества овощей. Кроме того, задача защищенного грунта - обеспечить открытый грунт ранней и здоровой рассадой. Однако тепличные условия, благоприятные для получения высоких урожаев, способствуют развитию вредителей и возбудителей болезней овощных культур, потери урожая от которых составляют в среднем 40...60%. Для получения высоких урожаев почву в защищенном грунте необходимо ежегодно заменять или обеззараживать. Замена грунта связана с большими затратами средств и труда и не гарантирует от инфекции. Обеззараживание почвы способствует повышению урожайности овощных культур не менее чем на 25%.

Правительственные постановления и положения энергетической программы направлены на создание энергосберегающих технологий в народном хозяйстве, рациональное использование и экономное расходование топлива и энергии. Однако такие технологии и технические средства для них разрабатываются слабо. Основой для создания перспективных энергосберегающих технологий и технических средств является теория энергетики защищенного грунта, которая в настоящее время разработана практически только для энергетических способов нагрева в сооружениях защищенного фунта, характеризующихся стационарным тепловым режимом. Для решения ряда задач необходимо знание значений теплофизических, электрофизических и влажностных характеристик, формирование электрических и температурных полей и процессов энергомассообмена в почве.

Совокупность этих вопросов, связанных с решением разных по содержанию и методологическому подходу теоретических, технологических и технических задач, является важной научно-технической проблемой, комплексное решение которой следует рассматривать как теоретическое обобщение и практическое решение крупной народнохозяйственной задачи в области механизации и электрификации того грунта.

Цель работы - разработка новых и усовершенствование существующих технологических процессов, способов и технических средств энергетического обеззараживания почвы в защищенном грунте, обеспечивающих существенное снижение затрат труда, энергии и повышение урожайности экологически чистых овощных культур.

Объекты исследования - технологические процессы, способы и установки энергетического обеззараживания почвы в защищенном грунте.

Научная новизна работы состоит в следующем:

-выявлены закономерности процесса энергомассообмена и формирования электрических и температурных полей в почве при энергетическом воздействии на нее различных видов энергии и способов ее подвода в слой почвы:

- построены физические и математические модели процессов энергомассообмена в почве при обеззараживании с использованием энергии пара и электричества и получены на их основе аналитические выражения и численные результаты;

-определены электрические, теплофизические и влажностные характеристики различных почв защищенного грунта при различных температурах нагрева, плотностях и влажностях почвы; скорость движения фронта конденсации пара в почве, время нагрева и коэффициенты паропроницаемости и проводимости пара почвой в зависимости от его избыточного давления и влажности почвы; для этих зависимостей получены эмпирические формулы и построены номограммы.

- установлены рациональные режимы энергетической обработки почвы различными способами, при которых гибнут вредители и возбудители болезней овощных культур, выживает гриб-антагонист, сохраняется и увеличивается полезная микрофлора и возрастает плодородие почвы.

Новизна способов и технических решений по данной проблеме подтверждается авторскими свидетельствами и патентами СССР и РФ на изобретения.

Практическую значимость работы представляют:

-результаты теоретических и экспериментальных исследований являются основой для разработки рациональных энергетических режимов нагрева почвы, электромеханизированных средств их обеспечения, а также разработки новых и усовершенствование имеющихся способов и тех-

нических средств энергетического обеззараживания почвы против возбудителей болезней и вредителей овощных культур в защищенном фунте;

- методики расчета электродных обеззараживателей почвы, температурных и электрических полей при различных энергетических способах нагрева;

- эмпирические зависимости и номограммы, устанавливающие взаимосвязь расхода и давления пара от периода нагрева слоя почвы, скорости движения зоны конденсации, коэффициентов паропроницаемости и проводимости пара от его избыточного давления и влажности почвы;

- рациональная перфорация рабочих органов электромеханизированных установок от давления подводимого пара и способа подачи в почву;

- методики, зависимости и номограммы для проектирования энергетических обеззараживателей почвы.

Реализация результатов исследований. По материалам, полученным в результате законченных теоретических и экспериментальных исследований, разработаны и утверждены агротехнические (исходные) требования на агрегаты и оборудование для обеззараживания почвы паром и электрической энергией. Разработанные технические средства доя энергетического обеззараживания почвы были включены в систему машин для растениеводства в разделы: Р66.17 - Агрегат для электротермического обеззараживания почвы на 1976-1980гг.; Р66.114 - Оборудование для обеззараживания почвы на 1986... 1995 гг. Результаты исследований в виде технических предложений и рекомендаций по расчету способов и технических средств для энергетического обеззараживания почвы используются рядом проектных и конструкторских организаций (ГСКБ по машинам для защищенного фунта г.Санкг-Петербург; Гипрониселытромом; научно-производственным внедренческим предприятием «Наука», проектным институтом ОАО «СевОсгорсельстройпроект» и ООО «Геополис», г. Владикавказ), а также Министерством сельского хозяйства РСО-Алания и Всероссийским научно-исследовательским институтом овощеводства при разработке рекомендаций по обеззараживанию почвы в защищенном фунте. Частично результаты исследований вошли в монофафии и учебные пособия для студентов сельскохозяйственных ВУЗов РФ.

Внедрение разработанных энергетических средств и рациональных энергетических режимов, способов и технических установок для энерге-

тического обеззараживания почвы обуславливает повышение коэффициента использования теплоты в 1,5...2,8 раза и снижение затрат труда в 6...8 раз, времени обеззараживания в 8...12 раз, энергии 36...40 т у.т. на га.

Апробация работы. Работа проводилась в порядке выполнения задания по проблемам 04.14; 0.51.18;0.51.21, утвержденным ГКНТ СССР, ВАСХНИЛ, МСХ РФ, и выполнялась согласно плану научно-исследовательских работ ФГОУ ВПО «Горский ГАУ» с 1980 по 2005годы.

Результаты исследований докладывались и одобрены на Всесоюзных научно-методических совещаниях по этим проблемам. Материалы диссертации были доложены на Всесоюзном координационном совещании по электрификации сельского хозяйства в 1980 г. (г.Орджоникидзе, ГСХИ), на научно- практических конференциях по проблеме экономии энергетических ресурсов в сельскохозяйственных сооружениях в 1981 г. (г. Орел), 1985,1990 гг. (г. Баку), научно-техническом совещании по проблемам электрификации тепловых процессов и работ в культивационных сооружениях в 1983, 1988,1995 гт. (г. Москва), научно-технических конференциях ученых и специалистов (1980, 1985, 2003гг. ГНУ ВИЭСХ и ГНУ ВНИИО, г. Москва), на ежегодных научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава Горского ГАУ (1980...2004 гг.), на научных конференциях профессорско-преподавательского состава ЧИМЭСХ, Кубанского ГАУ и Ижевской ГСХА (1981,1989,1997, 2003гг.), на Международных научно- практических конференциях "Экологически безопасные технологии в сельскохозяйственном производстве XXI века" (1998...2004 гг., г. Владикавказ), Международной научной конференции «Состояние и проблемы научного обеспечения овощеводства защищенного фунта», 2003 г. (РАСХН и НП НИИОЗГ, г.Москва).

На защиту выносятся:

- классификация энергетических способов и технических средств обеззараживания почв защищенного грунта от вредителей, основных возбудителей болезней овощных культур и рациональные энергетические режимы обработки при использовании энергии пара и электричества;

- физические и Математические модели процессов энергомаосэобме-на в почве при обеззараживании ее паром и электрической энергией при различных способах их подачи в почву;

- закономерности формирования электрических и температурных полей в почве при нагреве паром, электрическим током и комбинированным способом при различных способах их подвода в почву;

- методики расчета установок для нагрева почвы энергетическими способами; электрические, теплофизические и влажностные характеристики почв; зависимости коэффициентов паропроницаемости и паропроводимости, скорости движения фронта конденсации пара и динамика нагрева почвы при различных давлениях и способах подвода пара и влажностях почвы;

- эффективные способы и технические средства энергетического обеззараживания почвы в защищенном грунте.

Совокупность сформулированных и обоснованных положений и результаты их внедрения представляют собой существенный вклад в теоретическое обобщение и практическое решение крупной, имеющей важное народнохозяйственное значение, научно-технической проблемы по энергетическому обеззараживанию почвы в сооружениях защищенного грунта.

Публикации. Содержание работы отражено в 65 публикациях, в том числе: две монографии, шесть авторских свидетельств и патентов СССР и РФ на изобретения, учебники и учебные пособия для студентов сельскохозяйственных ВУЗов РФ, статьи в научных журналах и изданиях, материалах международных конференций и др.

Объем диссертации. Диссертация содержит 316 страниц машинописного текста, включая 128 рисунков, 30 таблиц, выводы и рекомендации, список использованной литературы из 354 наименований, в том числе 15 на иностранных языках и приложения на 6е страницах.

Содержание работы.

Во введении диссертационной работы кратко изложена актуальность проведения работы, сформулированы научная проблема, цель работы, объекты исследования, научная новизна и основные положения, выносимые на защиту. Приведены сведения об апробации и внедрении результатов работы.

Исследования и разработки, составляющие основу диссертации, выполнены в 1976.. .2005 годах лично автором. На разных стадиях разработки и испытаний макетных и опытных образцов агрегатов и установок принимали участие Гарбуз В.М., Блинова З.П., Микаелян Г.А., Миканаев Т.А., Прянишникова JI.H. (ГНУ ВНИИО); Молодцов И.И., Малюгин A.B., Шарков Г.А.

(ГНУ ВИЭСХ); Фаломеев В.А., Чернышенко В.Г. (МГАУ им.В.П.Горячкина); Свешникова Н.М., Турлыгина Е.С., Мадярова Л.И., Скарбилович Т.С. (АН СССР). Всем им автор выражает искреннюю благодарность.

Сущность проблемы обеззараживания почвы в защищенном грунте.

В настоящее время обеспечение энергетических режимов и технических средств технологии производства овощей и рассады в защищенном грунте осуществляется без учета диалектической взаимосвязи систем отопления, технологического оборудования, типа и характеристики теплоносителя и источника тепла. Все это не позволяет правильно определить стратегию поиска рациональных путей снижения энергозатрат при обеззараживании почвы энергетическими способами в сооружениях защищенного грунта.

Энергетическим обеззараживанием почвы занимались и занимаются как у нас в стране, так и за рубежом Прищеп Л.Г., Бородин И.Ф., Евреинов М.Г., Фоломеев В.А., Гарбуз В.М., Микаелян Г.А., Блинова З.П., Чернышенко В.Г., Прянишникова Л.Н., Шарков Г.А., Рудобашта С.П., Акопян P.A., Ламм М.И., Карташов Э.М., Королев А.Л., Малюгин A.B., Кузнецов С.Г., Сирвидас П.П., Скляр В.Т., Моррис Л.Г., Борд П., Кисилев Н.Ф., Сухарева Л.И. и др.

Анализ описанных в литературе способов и технических средств энергетического обеззараживания почвы в защищенном грунте и патентный обзор позволили разработать классификацию способов и технических средств энергетического обеззараживания почвы в сооружениях защищенного грунта. Установлено, что существующие способы и устройства для энергетического обеззараживания почвы имеют общие недостатки: высокие затраты труда, малую производительность, большие энергозатраты, низкий коэффициент использования энергии, малую скорость нагрева почвы, отсутствие средств механизации и электрификации процесса обеззараживания. В настоящее время применяются термический (паровой), электрический и комбинированные способы, позволяющие полностью уничтожить вредителей и возбудителей болезней, повысить плодородие почвы, механизировать и электрифицировать процесс обеззараживания. Однако отсутствие четких агротехнических требований к температурному режиму и экспозиции приводит к уменьшению урожая и перерасходу энергии. Рекомендуются различные температуры нагрева почвы, в связи с чем в работе экспериментально определены рациональные температурные режимы обеззараживания почвы

различными энергетическими способами, при которых гибнут вредители и основные возбудители болезней овощных культур и выживает антагонист.

Чтобы определить оптимальный режим электродного обеззараживания почвы с позиции биологической и экономической эффективности, необходимо установить количественные закономерности процесса прямого электронагрева почвы. Для выявления действия электрического тока на галловую нематоду были проведены две серии опытов, одна из них предусматривала воздействие электрического тока на яйцевой мешочек, другая -разрыв цикла развития галловой нематоды на наиболее уязвимой стадии. Обработку проводили постоянным и переменным электрическим током различной силы, напряжения и экспозиции. В результате проведенных исследований установлено, что нижнее значение температуры, при которой нематода погибает в процессе электротермического воздействия, меньше, чем при термическом воздействии. При электротермическом обеззараживании важное значение приобретает сочетание таких факторов, как плотность тока, температура и влажность почвы, а также время воздействия.

Для определения летальных температур для основных возбудителей болезней овощных культур былы выполнены опыты совместно с сотрудниками отделов защиты растений и защищенного фунта ГНУ ВНИИО при обеззараживании почвы электродным, паровым и комбинированным способом. По результатам этих исследований определили рациональные энергетические режимы обеззараживания почвы, приведенные в таблице 1.

Таблица 1. Рациональные энергетические режимы обеззараживания почвы

№ п / п «Г в яГ а. Л. оз * ^ и п ЕГ Р Выживаемость

Способ обеззараживания Температур? нагрева, С и а. и св X ее и X а. х СО £ Экспозиция, мин а с и X X и § СО 4 5 Плотность э. трического т мА/см2 возбудителей болезней антагониста

1 Токами ВЧ и СВЧ 63...70 30...35 - - - 0 15...20

2 Электротермический 60...65 8...10 - - 30...32 0 10...23

3 Паровой «шатровый» 80...85 300 30...40 0,05 - 0 10...15

4 Паровой «подпочвенный» 80...85 12...25 30...40 50 - 0 18...30

5 Комбинированный (пар+электричество) 70...75 1...2,5 - 50 10...11 0 60...70

Теоретические исследования энергетических способов обеззараживания почвы.

а) Нагрев почвы токами ВЧи СВЧ. Анализ процесса нагрева почвы электрической энергией показал, что для обеззараживания почвы находят применение токи промышленной, высокой и сверхвысокой частоты. Процесс нагрева почвы токами высокой и сверхвысокой частоты достаточно полно исследован в работах Бородина И.Ф., Лыкова A.B., Шаркова Г.А., Рудобашта С.П., Карташова Э.М., Кисилева Н.Ф., Кузенковой Т.С. и др. Нагрев почвы токами ВЧ и СВЧ обуславливается свойствами влажных материалов, являющихся поляризационно - релаксационными системами, и характеризуется равномерным выделением тепла во всем объеме за счет превращения электромагнитной энергии в тепло согласно законам Ома и Джоуля-Ленца. Мощность, выделяемая в единице объема почвы при нагреве, определяется формулой:

Pv=2x-f-E2-£„-eo-tgS = 5,56-l0-"-f-E2-e ■tgS, (1) где tg8 - тангенс угла диэлектрических потерь; / - частота электромагнитного поля, Гц; е = в0 • бп - диэлектрическая проницаемость почвы, Ф/м; ю = 2n-f - угловая частота, с"1. е0 = 8,85-Ю'12 - электрическая постоянная, (диэлектрическая проницаемость вакуума) Ф/м; еп - относительная диэлектрическая проницаемость почвы; Е - напряженность электрического поля, В/м.

Электромагнитная энергия, поглощаемая в единицу времени с учетом отражения от ее поверхности, определяется выражением

Р = 0,278 • 1010sntg8 • f • (1 - F2)Е2 ■ exp(-k • х) = Р0 • exp(-k • х) (2)

9

где F - коэффициент отражения Френеля; k - коэффициент экстинкции (ослабления) 1/м; х - глубина проникновения ВЧ поля в почву, м; Ро-

значение Р при х=0 (поверхность почвы).

При исследовании процесса обеззараживания почвы с технической точки зрения можно предположить, что фактор, ответственный за фито-токсичное действие СВЧ поля - нагрев биологического объекта.

При формулировке задачи СВЧ нагрева почвы, используя рекомендации вышеотмеченных авторов, сделаны следующие допущения: обеззараживаемая почва однородна и изотропна, ее физико-механические и те-плофизические характеристики постоянны; почву облучают достаточно широкой полосой, в связи с чем задачу теплопроводности можно считать

одномерной; относительная диэлектрическая проницаемость почвы, вредителей и микроорганизмов одинакова и равна £п; лучистая энергия поглощается в соответствии с уравнением (2) и фазовых превращений в почве нет; часть поглощаемой энергии с поверхности почвы рассеивается в воздух; начальное распределение температуры в почве равномерное.

Если начало координат поместить на поверхности почвы, математически задачу теплопроводности с учетом принятых допущений можно сформулировать следующим образом:

dt(x, т) 82t(x,r) ь

v > = а—Ц^ + ^-еЛ х>0, г>0;

8т дх

t (х, 0) = t0= const, х > 0;

8t_ дх

/(x,r)<+oo, jc>0.

(3)

где Wo = Ро/сро - удельная мощность теплового источника (отнесена к единице объема материала и единице его объемной теплоемкости), °С/с; с - массовая теплоемкость почвы, кДж/(кг- °С); ро - плотность почвы, кг/м3; а - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2 • °С); Я. - коэффициент теплопроводности почвы, Вт/(м • °С); а- \ /с-ро - коэффициент температуропроводности почвы, м2/с; 1с - температура воздуха, °С; ^ - начальная температура почвы, °С; г -время нагрева, с; к - коэффициент экстинкции (ослабления), 1/м.

Результаты проведенных исследований позволили сделать следующие

выводы: а) теплоотдача в окружающую среду заметно влияет на кинетику

нагрева только в поверхностном слое почвы; б) зависимость температуры от

продолжительности обработки на исследованном участке кривой близка к

линейной; в) теплопроводность тепличных почв ощутимо влияет на нагрев

лишь при больших экспозициях. Учитывая эти выводы, температуру нагрева

почвы 1(х, г) при а = 0 можно определить из следующего выражения:

dt(x,r) = Wo.expr_kx\ х>0г т>0 d х

(4)

t (0,лг) = t0 - const.

где Wo = Р(/сро - удельная мощность теплового источника (отнесена к единице объема материала и единице его объемной теплоемкости), °С/с; с - массовая теплоемкость почвы, кДж/(к:~ °С); р0 - плотность почвы, кг/м3; to - начальная температура почвы, °С; т - время нагрева, с.

Решение уравнения (4) имеет вид: t(x, r) = t0 + fV0-T■ е'ь

Полученное уравнение является удобной для практического применения и с достаточной для инженерных расчетов точностью описывает процесс нагрева почвы токами сверх высокой частоты до температуры 70°С.

Установлено, что на процесс обеззараживания почвы существенное влияние оказывает температура почвы, которая сохраняется после нагрева (стадия остывания). Если начальное распределение температуры в почве неравномерное, а теплофизические характеристики постоянные, то на поверхности почвы имеются граничные условия третьего рода (конвективный и лучистый теплообмен); задача одномерна и фазовых превращений в почве нет.

Математическая модель стадии остывания почвы имеет вид:

3(х, г ) ~~ а дх1 !

дт

t(x, 0) = t„-e-, Si(0,r)

х > 0, т > 0;

+ t„, х > 0;

(5)

= a-[t„(0,T)-tc], т > 0;

ox

(д:,т )| < +oo ; x > О

где t - температура почвы, °С; т - время, с; а - коэффициент температуропроводности почвы, м7с; х - расстояние (глубина) от поверхности почвы, м;

К = -X^jak2 — избыточная температура почвы у ее поверхности в мо-

мент окончания нагрева, °С; W0- удельная мощность поглощаемой СВЧ энергии, отнесенная к 1 м3 почвы и к единице ее объемной теплоемкости, °С/с.

При равномерном распределении температуры в объеме почвы, термическое сопротивление пограничного слоя у поверхности почвы мало t (0, т) = t„ = const), а температура поверхности почвы известна, то температуру почвы при остывании после СВЧ нагрева можно определить по формуле:

t(x,r)=tc+(t0-tc)erf

2у[аг

=tc eifc-z^=+t0\\-eifc Х

2-Jaz

24ас.

(6)

где ^ - температуры среды, "С; а = X /с-ро - коэффициент температуропроводности почвы, м2/с; X - коэффициент теплопроводности почвы, Вт/(м • °С); ср0 - объемная теплоемкость, кДж/(м3-°С)

Проведенные исследования показали, что предложенные зависимости нагрева почвы токами СВЧ и остывания ее после нагрева описывают действительную картину изменения температуры в почве.

б) Обеззараживание почвы электродным способом. При электродном нагреве почвы нагрев межэлектродного объема осуществляется теплом, выделяющимся в результате прохождения электрического тока через почву (внутренний источник тепла). В работе приведена методика расчета электродных нагревателей почвы, которую можно использовать при проектировании нагревателей с электродными системами любых конструкций.

В результате исследований установлено, что величина электрического тока меняется во времени (переменный источник тепла) или может быть постоянной. В первом случае процесс нагрева описывается дифференциальным уравнением в частных производных параболического типа с краевыми условиями первого рода

= Р(иМ-Мт), 0<х</ (7)

дт дх ср 4 >

Начальное условие 0) = /0; /(0, г) = ¿(/, г) 5

где а - коэффициент температуропроводности, м2/ч; ср - объемная теплоемкость, кДж/(м3-°С); и - подводимое напряжение сети, В; Э — площадь электрода, м2; / - расстояние между электродами, м; - влажность почвы в %; т - время, мин.

В правой части уравнения теплопроводности внутренний источник

тепла переменный и выражается формулой б) = Кт + И-т2 - О,

где К,Э,С - постоянные коэффициенты, полученные экспериментально.

С учетом этих коэффициентов при различных значениях начальных условий и коэффициентов К, О и в, характеризующих условия протекания процесса нагрева и геометрические параметры электрообеззараживате-ля, выбран численный метод решения и получено аналитическое решение:

'(*'г) = ХЛ«(гНпяг(2" + 1)т + С7-т + 'о, (8)

п '

Для установления аналитического выражения температурного поля межэлектродного объема почвы, когда внутренний источник тепла равномерно распределен по объему, решали уравнение теплопроводности с краевыми условиями, при формулировке которой исходили из следую-

щих предпосылок: межэлектродный объем почвы рассматривается как неограниченная пластина, т.к. при незначительном периоде нагрева это допущение приемлемо; поскольку величина электрического тока в процессе нагрева остается постоянной, что обеспечивается предложенной схемой включения электродов (а.с.№753395), то правомерно рассмотрение уравнения теплопроводности с внутренним постоянным, равномерно распределенным по всему объему источником тепла.

Уравнение теплопроводности для этих условий имеет вид:

= (9)

дх дх с- р

Начальное условие 1:(х, 0) = ^ Граничные условия 1(к,х)= 1(-К>т)= 1о+Ь т ;

где 1(х,т) - температура в точке с координатой х„ в момент времени т от начала процесса электронагрева, °С; ^ - начальная температура слоя почвы, °С; а - температуропроводность почвы, м2/ч; с-р - объемная теплоемкость почвы, кДж/(м3 -°С); т - время, ч; со - мощность источника тепла, кДж/(м3-ч); Ь и п -коэффициенты, установленные экспериментально и зависящие от типа и состояния почвы; ] - плотность электрического тока, А/м2; рэл - удельное электрическое сопротивление почвы, Ом -м. со = 3,6-10"3 -р^ (10)

Установлено, что формирование температурного поля слоя почвы мало зависит от граничных условий, а обуславливается в основном мощностью внутренних источников тепла, которые зависят от величины плотности электрического тока и удельной проводимости почвы, которая исследована нами и результаты приведены в экспериментальном разделе.

Для случая ат »Я , когда нагрев почвы происходит за счет внутренних источников тепла, аналитическое решение (9) упрощается и принимает вид:

1(х,т) « 1„ + Ьгт « + 3,6 -Ю-} ■ ]2 -^- т (П)

с р к '

На рис. 1 представлены графики изменения температуры почвы, построенные по аналитическому решению (Т) и полученные экспериментально (Э), из которых видно, что предложенная математическая модель отражает действительную картину нагрева почвы в диапазоне температур от 0 до 100°С.

Сс

60

40

20

Г

У

г

16

24

в) Обеззараживание почвы термическим «шатровым» способом Термическую обработку почвы с целью уничтожения вредителей и возбудителей болезней проводят при помощи пара, который, соприкасаясь с холодной почвой, конденсируется, выделяя большое количество скрытого тепла, а конденсат вы-ТГмин зывает появление тепла сорбции, Рис.1. Изменения температуры почвы от что приводит к быстрому повы-времени нагрева при электродном способе шеНию температуры массива.

Пар подается на поверхность почвы под пленочный шатер, под давлением 20... 100 Па, поэтому глубина проникновения пара в почву незначительная и зависит от ее пористости. Перенос тепла в почве осуществляется следующим образом: теплопроводностью вдоль отдельной частицы скелета почвы, передачей тепла путем теплопроводности от одной частицы к соседней в местах их непосредственного контакта, молекулярной теплопроводностью в среде, заполняющей промежутки между частицами, теплопередачей на границе твердых частиц со средой, излучением от частицы к частице, конвекцией влаги, воздуха и пара Нахождение температурного поля в почве, где действуют все эти факторы, является задачей исключительной сложности. Эффективным средством, позволяющим обойти эти трудности и успешно решать задачи, может служить модель эквивалентной теплопроводности, суть которой в том, что почва рассматривается как некоторое квазиоднородное вещество, к которому применимо уравнение теплопроводности, но тогда характеристики теп-лопереноса будут являться эффективными или эквивалентными величинами.

С целью решения задач, отражающих процесс нагрева почвы паром при «шатровом» способе, нами разработана физическая модель, на основании которой установлено, что при «шатровом» способе нагрев почвы можно рассматривать, как распространение тепла в неподвижном полуограниченном массиве при наличии фазовых превращений с выделением скрытого тепла па-

рообразованием. Нестационарный процесс нагрева слоя почвы паром с подачей его через поверхность в общем виде можно описать одномерным уравнением теплопроводности с внутренним источником тепла, мощность которого зависит от времени и координаты и соответствующих краевых условий. Математическая модель рассматриваемого процесса будет иметь вид: д((х,т) д2((х,т) ап , , ч

э7^ = а' )'(0<х<а,;х>0) (12)

Начальное условие I (х, 0) = ^ Граничные условия t (0, т) = 1:п; со, т)/с1х = 0

где 1(х, т) - температура почвы, °С; яо - удельная тепловая мощность внутреннего источника тепла в начальный момент, кДж/(м3 ч); К и / -величины, характеризующие распределение тепловой мощности внутреннего источника по глубине и во времени, м"1 и ч'1.

Аналитическое решение математической модели имеет вид:

(13)

2

где ег/сг = ¡е'4 (¡4 - интегральная функция ошибок Гаусса. Vя

1 1г 1 -м

ф-'-О

-ехр

4у (1гЧ)

■<!£, - представлен в виде номограммы.

1,°С

60

3

На рис.2 представлены построенные по математической модели графики температурного поля почвы при «шатровом» способе нагрева (1,3) и полученные экспериментально (2,4) для реальных условий при /=0,2ч"' и К = 2; 4м"1. Из анализа графиков следует, что предложенная математическая

Рис.2. Графики изменения температуры почвы ПР°цеес почвы ПРИ

от времени нагрева при «шатровом» способе. «шатровом» способе.

г) Обеззараживание почвы при подпочвенном способе подвода пара. При подаче пара в почву для обеззараживания пар поступает под давлением в поры почвы, где, соприкасаясь с почвой, охлаждается и конденсируется и дальнейший нагрев слоя осуществляется в основном за счет тепла конденсации, в меньшей степени тепла сорбции, конвекции и теплопроводности. Для исследования и установления закономерности процесса нагрева почвы при подпочвенном способе подачи пара построена физическая модель (рис.3),

где приняты следующие обозначения Япоф - тепловой поток, идущий непосредственно на нагрев; Яобщ- общие затраты тепла; яконц - тепло конденсации пара; я, - конвективное тепло; Ясорб- тепло сорбции; Яг - тепло, получаемое за счет теплопроводности; Яф - фильтрационное тепло, Дя* - конвективные потери тепла от почвы к воздуху; Л Яг - тепло, идущее на нагрев почвы за границей массива; Дяф -потери фильтрационные; ДЯл - потери тепла от поверхности почвы в окружающее пространство излучением

Общий тепловой баланс определяется следующим выражением

Яыщ =Чпщ> + ЛЯЯт9ш =««) +«, +ЯСС0 +ЯТ +4

При подпочвенном методе обеззараживания важное значение имеет такой параметр, как давление пара. Высокое давление пара приводит к прорыву на поверхность почвы и утечке его, а низкое давление к увеличению расхода пара и времени нагрева. Для установления закономерности нагрева слоя почвы при подпочвенном способе подачи пара построена математическая модель процесса теплообмена, при построении которой приняты следующие допущения: нагреваемый слой почвы представляет собой неограниченную пористую пластину с температурой разница давлений на поверхностях пластины постоянна; фронт зоны конденсации пара представляет собой передвигающуюся с постоянной скоростью плоскость, параллельную поверхности рассматриваемой пластины.

С учетом этих допущений математическая модель процесса нагрева почвы движущимся внутренним источником тепла имеет вид:

еЯг

у у у —у

Ни*

^КОИА

а

Лг

Рис. 3. Физическая модель процесса нагрева почвы при подпочвенной подаче пара

аг(*,г)

5г

дх

1 3/(*'г)

ср дх

(0 < г; 0 < * < Н) ;

(14)

(15)

Аналитическое решение математической модели имеет вид:

Плотность теплового потока определяется по формуле:

У = К ср(/-/0) = Л-К-ср (/„-/0) ехр[(г0-/л)-/Г-г]/{1 + /1ехр[(г0-Гл)-А:-г]}, (17)

где А-постоянная, определяется по эмпирической формуле; ^-температура пара, °С; 2 = х - Ут; ]о=У -ср^ - М - плотность теплового потока через нижнюю границу, кДж/(м2-ч); 1 - температура в любой точке почвы, °С; К =0,53...1,25 - коэффициент пропорциональности (учитывает условия конденсации пара, влажностные характеристики почвы и т.п.), 1/(м-°С).

В результате исследований получены аналитические выражения, описывающие параметры процесса теплообмена в слое почвы, через который под ается пар.

На рис. 4 представлены графики изменения температуры почвы во времени и по глубине при подаче пара под почву,

90 80 70 60 50 40 30 20

/■ ' с ■ ( УГ

] / _7Т

/ / / 111 1^-25

7 • 1 7 1 и

/ / / / / / -25Т

/ / / / / / п 1 /

/ / / / / / [ / 1

/ , 1 / ,

6 ТТ..

построенные по математической модели и полученные экспериментально (I.. .25), откуда ввдно, что предложенная математическая модель отражает

действительную картину Рис. 4. Графики изменения температуры во ф^ ^ те

времени и по глубине при подпочвенной пода.. , турного поля в почве при че пара. (7т, 25т - полученные по формуле (16);

1,2,3,4,5,6,7-номера термопар размещенных соответ- Движущимся ис-

ственно на глубинах 200, 170, 140; 110, 80, 50, 30мм точником тепла от поверхности почвы; 25 - на поверхности почвы).

д) Т мпературное поле почвы при послойном способе сЗеззараживания. При подаче пара в слой почвы происходит ее нагрев до температуры обеззараживания, а температура нижележащих слоев не достигает необходимой величины, но в

дальнейшем в процессе остывания нагретых слоев происходит увеличение температуры непро гретых участков. В процессе нагрева изменяются теплофизические характеристики, которые исследованы нами в широком пределе изменений влажности, плотности и температуры почвы и представлены в виде графиков.

Для нахождения аналитического выражения температурного поля почвы, при послойном способе подачи пара, построили математическую модель процесса теплообмена. При построении исходили из следующего: температура в верхнем (нагретом) и нижнем слоях почвы известна, причем, как показали опыты, практически по глубине каждого слоя значения температуры в начальный момент постоянные; температура воздуха в теплице за рассматриваемый период не изменяется; в период охлаждения, который следует после термического обеззараживания, принимаем значение коэффициента температуропроводности постоянным по глубине.

С учетом принятых допущений математическая модель имеет вид:

(18)

Э71(*,г) д2Т,{х,т)

дт а' дх2 дТ2(х,т) ^ д%(х,т)

дт

Начальные условия: Граничные условия:

Условия сопряжения:

дх2

(г>0, 0<х<Н), . (г>0, 0<х<Н). (19)

Т,(х,0) = Тт, Т2(х,0) = Тгл. Т1(Н,т) = [(Тт-Тв)-еК1 + Тв],

Т1(0,т) = Т2(0,г); ^ЗМ^ЗМ,

где Т](х,т), Т2(х,т) — температура почвы на глубине х, в момент времени т соответственно в верхнем и нижнем слоях, °С; Тт, Тгл - начальная температура соответственно верхнего и нижнего слоев почвы, °С; Тв - температура воздуха в теплице, °С; а - коэффициент температуропроводности почвы, м2/ч; I - коэффициент теплопроводности почвы, Вт/(м°С); К = 0,2 --Ю^ср — коэффициент, характеризующий интенсивность охлаждения поверхности почвы, 1/(ч °С). Аналитическое выражение температуры в слоях почвы имеет вид:

ег/с\

+(Тв-Тт).К-еф\tLjL

(20)

+еФШ)

+(Т.-Тя)-К.еф\(21)

На рис.5 представлена номограмма для определения температуры в слоях почвы после обеззараживания, откуда видно, что температура слоев почвы

х = 0,15м и х = 0,25 м уменьшается в среднем от 95 до 75°С в течение 20.. .22ч, тогда как в слое х = 0,05 м такое падение температуры происходит за 2.. .4ч после отключения подачи пара, а температура нижележащих слоев в процессе остывания верхнего слоя достигает 80.. .85 °С, т.е. процесс обеззараживания

продолжается за счет остывания нагретого слоя почвы. Таким образом, в результате решения сопряженной задачи теплопроводности получены аналитические выражения, отражающие действительную картину формирования температурных полей в слоях почвы. Установленные закономерности позволяют разработать рациональные режимы обеззараживания почвы. Кроме того, знания механизма фор-Рис. 5. Номограмма для определения мирования температуры почвы температуры в слоях почвы (где а\ = позволяет использовать возможно-6,8'Ю"4 м^ч; а2 = 9,8-10"4 м2/ч; а3 = 11,5-Ю"4 сти нагретого слоя почвы как на-м2/ч; а4 = 15,110"* м2/ч; при К = 0,12 ч"1) гревательного прибора.

е) Температурное поле измельченной почвы и комка при обеззараживании. Измельченная почва при подпочвенном способе подачи пара в основном имеет температуру конденсата, но отдельные комки не нагреты, в связи с чем после прогрева массива пар подают еще некоторое время.

При математической формулировке задачи приняты следующие допущения: комок почвы рассматривается в виде шара, такое допущение правомерно, поскольку поверхность шара наименьшая, а значит расчетное количество тепла, поступающее через поверхность, будет заниженное; температуру поверхности комка считаем одинаковой во всех точках и равной температуре измельченной почвы; нагрев комка происходит равномерно по всей поверхности.

С учетом сформулированных допущений математическая модель процесса нагрева комка почвы за счет тепла нагретого слоя при его остывании имеет следующий вид:

д1(г,т) дт

д2«г,т) | 2 д1(г,г)

(х>0; 0<г<Я)

дгг г дг

Начальные условия X (х,0)=сопз1; I (г,0)= ^ - температура в шаре. Аналитическое решение математической модели имеет вид:

(22)

Зат ЗЛ2-5 г2 Я2

ЮЛ

'Л сое Л

Лети,— Я.

ГМ„

,2 а«' Л

, (23)

где Я — радиус комка; - удельная тепловая мощность источника тепла.

Корни характеристического уравнения (23) являются рядом чисел, зависящих от критерия Ю, а именно Ц]=0; ц2=4,4934; ц3=7,7253; и т.д.

На рис.6, представлены графики разогрева комка почвы (в центре), полученные теоретически Я2т по уравнению (23) и экспериментально Я1э, Ягэ, откуда видно, что происходит разогрев комка до 80°С и более за 1,5 часа за счет тепла окружающего массива Предложенная математическая модель с достаточной для практических целей

80

60

40

20

7/

Л

/

Г г

0

0,4 0,8 1,2 1,6 Г,ч

Рис.£ Графики изменения температу- точностью отражает реальную кар-ры в центре комка при Я^Оим; и тину формирования температурно-1^2=100мм; (Я1т Я2т - получены теоретиче- го шля в комке и ски; Яь Я2э - экспериментально).

для практического использования. Экспериментальные исследования энергетических способов обеззараживания почвы.

В этом разделе обоснованы рациональные режимы обеззараживания почвы, исследован процесс энергомассообмена при нагреве электрическим, термическим и комбинированным способами, получены энергетические и конструктивные параметры обеззараживателей почвы и режимы их работы.

Использование электрической энергии для обеззараживания почвы теплиц заключается в пропускании лектрического тока промышленной частоты чер з объем почвы, находящейся между электродами. Закономерности процесса электродного нагрева почвы и факторы, определяющие их, известны. Однако серьез-

ным препятствием для внедрения рассматриваемого способа обеззараживания почвы стал процесс управления общим электрическим сопротивлением почвы. Установлено, что общее удельное электрическое сопротивление почвы в начале нагрева падает, а затем возрастает. Объясняется это тем, что плотность тока, стекающего с электрода, достигает такой величины, что происходит интенсивное испарение влаги у электрода, что определяет существенный рост электрического сопротивления пограничного слоя из-за образования устойчивой паровой прослойки непосредственно у электрода и высушивания почвы. Вследствие этого температура почвы, не находящейся в непосредственном контакте с электродами, значительно ниже и не достигает летальных значений. Интенсивность и равномерность нагрева обеззараживаемого слоя определяются плотностью электрического тока (по отношению к площади электрода), которая зависит в основном от расстояния между электродами, влажности и плотности почвы. Для выравнивания температурного поля обеззараживаемого слоя почвы нами предложена рациональная схема соединения и расположения электродов (ас_№753305).

На рис 7 представлены графики нагрева почвы, а на рис.8 зависимости потребляемого тока и удельного электрического сопротивления почвы от времени, при обеззараживании по предложенной схеме, откуда следует, что в этом случае температурное поле слоя равномерное.

Рис.7. Графики изменения температуры Рис.8. Зависимости потребляемого тока по времени при электродном обеззара- и общего удельного сопротивления живании почвы (где 1,3,5,7 - изменение почвы при обе3зараживании устройст-температуры соответственно около электродов; в ряду меаду электродами; около вом с дополнительными электродами.

дополнительного электрода; в ряду между дополнительными электродами).

При проектировании электродных обеззараживателей почвы необходимо знать функциональную зависимость удельного электрического сопротивления почвы р]Я = В результате исследований получена эмпирическая фор-

мула (24) и построены номограммы для определения удельного электрического сопротивления в зависимости от влажности, плотности и температуры почвы.

рм =(23,26-0,198-Ж-9,12/7)-е-°016('-20) (24)

Энергетические и эксплуатационные показатели электродных обеззараживателей зависят не только от состава и состояния почвы, но и от схемы включения электродов. Для определения потерь электрической энергии на токи утечки измеряли ее расход при включении электродов согласно схемам, представленным в таблице 2. Расход электрической энергии определяли по показаниям счетчиков электрической энергии и рассчитывали по формуле Симпсона.

Как видно из таблицы 2, в вариантах 3 и 7 расход электрической энергии составил по сравнению с расчетной 121,4 и 120,5%.

Таблица 2. Расход электрической энергии при обеззараживании почвы.

№№ вариантов Схема включения электродов Расход электроэнергии, W

кВт-ч/м3 % от расчетного значения

1 Фаза-нуль 68,4 155,5

2 Фаза-нуль-фаза 75,4 171,4

3 Нуль-фаза-нуль 53,4 121,4

4 Звезда 61,2 139,2

5 Звезда с крайними нулевыми электродами 55,8 126,8

6 Треугольник 60,9 138,4

7 Треугольник с крайними нулевыми электродами 53,01 120,5

Фактический расход электроэнергии в схемах 3...7 превышает расчетный (\¥р=44кВт -ч/м3) на 20.. .22%. Эш объясняется ее потерями вследствие искажения электрического поля у краев электродов, передачей тепла соседним участкам почвы и воздуху, нагревом электродов и платформы. Наиболее рациональная схема соединения электродов элекгрообеззараживателя - соединение в треугольник при заземленном нуле трансформатора с использованием дополнительных боковых «экранирующих» электродов, подключенных к заземленному нулю.

При термическом способе обеззараживания почвы установлено, что важным фактором, определяющим эффективность процесса обеззаражи-

вания является предварительная обработка почвы и способ подвода пара. Построены зависимости температуры почвы от времени нагрева и глубины массива, когда почва обработана фрезой и не обработана, анализ которых показал, что время нагрева обработанной почвы в 1,6... 1,7 раза меньше в сравнении с необработанной, расход пара меньше в 1,25... 1,3 раза, а коэффициент использования тепла повышается с 19 до 25%, откуда следует, что перед пропариванием почву необходимо обрабатывать.

Опыты показали, что необходимое качество нагрева обеззараживаемого слоя будет обеспечиваться, если фронт движения пара представляет собой сплошную плоскость. Целесообразно пропаривать почву пониженной влажности, но при этом необходимо учитывать эффект Н.Н.Журавлева. Результаты проведеных опытов в производственных условиях «шатрового» способа обеззараживания почвы по определению времени нагрева на глубину 300 мм от давления подавамого пара и температуры нагрева представлены в табл. 3. Таблица 3. Время нагрева почвы на глубине 300 мм при «шатровом» способе

№ п/п Температура нагрева, °С Время нагрева, час

Давление подаваемого под «шатер» па ра, Па

20 40 60 80 100

1 50 8,8 5,8 3,5 2,5 2

2 60 14 8 5,4 3,5 2,4

3 70 - 15 8,5 4,6 3,1

4 80 - - 13 7,4 4

5 90 - - - 12,8 4,4

Получены эмпирические формулы для расчета удельного расхода пара и температуры на глубине 300мм от давления пара и времени пропаривания. ^ =48-ехр(0,027-ОДа^)0"5, кг/м2 (25) / = 3,33.(Д/>)°'544-г0'377 , °С (26).

Проведены исследования и построены зависимости коэффициентов теплопроводности, температуропроводности и объемной теплоемкости от температуры, влажности и плотности почвы. В результате исследований установлено: а) коэффициент теплопроводности растет с увеличением влажности, плотности и температуры почвы; б) коэффициент температуропроводности с увеличением влажности почзы вначале растет, достигая максимума, затем падает; увеличение плотности и температуры почвы ведет к росту коэффициента температуропроводности.

При исследовании формирования температурного поля при подпочвенной подаче пара установлено, что близлежащие к рабочему органу слои почвы разогреваются за 1,0... 1,5 минуты после подачи пара, затем разогрев идет равномерно с постоянной скоростью (рис.4). Для определения оптимального размещения рабочих органов в почвенном массиве необходимо знать скорость движения пара через слой почвы в зависимости от ее влажности и избыточного давления пара В этом случае разогрев слоя происходит, в основном, за счет тепла, выделяющегося при конденсации пара, которая зависит от влажности и плотности почвы, давления пара и глубины подачи его, в связи с чем исследована и получена эмпирическая формула скорости движения зоны конденсации пара (27) и построена номограмма (рис.9) для его определения.

V = 95-10"3-(АР)°'4 ехр (-57-Ю"4^), м/ч. (27)

Для определения времени нагрева почвы до летальной температуры при подаче пара под почву получена эмпирическая формула (28) и пот = А• ехр(51 -КГ4-95• 10"3 ■ (АР)ол] (28)

строены номограммы.

80 - ^

Рис.9. Номограмма для определения скорости движения зоны конденсации пара от его избыточного давления АР и влажности почвы

Интенсивность разогрева почвы при обеззараживании зависит от избыточного давления подводимого пара и паропроводимости почвенной смеси. Коэффициент 5 = ,/7лТ [кг/™2 (Па)1й] носит название коэффициент проводимости пара почвой, которая описывается эмпирической формулой

8=2,8-1а3-^677-(ДР)адб для

этой зависимости построили номограмму.

Для определения расхода пара при обеззараживании получена эмпирическая формула ДР) = 2,810 '*">•"•< АР)'06 и построена номограмма.

При подаче пара под корнеобитаемый слой почвы скорость движения пара определяется его аэродинамическим сопротивлением и давлением подводимого

пара, оно должно быть таким, чтобы фронт движения пара приближался к сплошной плоскости, чтобы не было «факелов» пара из почвы, разрывов и утечек пара в теплицу. Перемещаясь к поверхности почвы, зона конденсации движется со скоростью 2...4 см/мин. При достижении паром поверхности почвы подачу его прекращают. Обеззараживаемый слой в основном имеет температуру, равную температуре конденсата, но отдельные комки будут иметь температуру ниже, которая в соответствии с технологическими требованиями должна быть не ниже летальной температуры для возбудителей болезней и вредителей овощных культур. Как видно из результатов экспериментальных исследований (рис.10) после прекращения подачи пара происходит остывание нагретых слоев почвы и догрев комка до необходимой температуры обеззараживания.

—10

10

1+ 2'

•9

7» 8* •3

II<0

н,см

100 "С,мин

Рис. 10. Экспериментальные зависимости изменения температуры в измельченной почве и комке в процессе нагрева и остывания. (— - измельченная почва; -комок почвы; 1.. .9 - номера термопар, размещенных в почве и комке).

Установлено, что при подводе пара в почву через перфорированный рабочий орган, близлежащие слои разогреваются быстро за счет проникновения пара в поры и конденсации, после чего происходит увеличение влажности около рабочего органа, нарушение пористости почвы и дальнейшая фильтрация пара в почву затрудняется. Учитывая это, исследован процесс разогрева объема почвы при различных способах расположения рабо .их органов в почве. Исследования проводила при расположении рабочих органов на одном, на двух и на трех уровнях от поверхности почвы и установили, что время нагрева слоя почвы сокращается в 3...3,5 и

8,0...8,5 раза при подаче пара через два и три рабочих органа по сравнению с подачей пара через один рабочий орган.

Результаты экспериментальных исследований подтвердили теоретические предположения о формировании температурных и электрических полей при нагреве почвы паром и электрической энергией, а полученные данные рациональных режимов, конструкции агрегатов и установок для энергетического обеззараживания легли в основу дальнейших разработок и проведения экспериментов в производственных условиях.

Проверка результатов энергетического обеззараживания почвы в производственных условиях определялось воздействием на нее различными энергоносителями (пар, электрический ток, пар + электрический ток) при разных способах подачи их. Источники болезней овощных культур, за исключением вредителя галловой нематоды, находятся на поверхности и в верхнем слое (до 15 см) почвы. Применяемые для рыхления почвы роторные плуги, различные фрезы переносят источники заболеваний с верхнего слоя в нижележащие, что снижает эффект обеззараживания. Для исключения этого обстоятельства и для воздействия на почву теплицы различными энергоносителями нами были совместно с ОКБО ВНИИО и ВИЭСХ разработаны и изготовлены опытные образцы энергетических обеззараживателей почвы. На рис. 11 представлен один из агрегатов для энергетического обеззараживания почвы, позволяющий обрабатывать почву паровым, электрическим и комбинированным способами. Основной особенностью конструкции агрегата является наличие полых перфорированных с трех сторон металлических рабочих органов (ножей-электродов). Они электроизолиро-ваны от рамы и могут устанавливаться на различных расстояниях друг от друга по высоте и вдоль рамы. Если в почве теплиц нет галловой нематоды, то целесообразно, установив ножи в одной плоскости, подавать пар только под верхний слой (10... 15 см). Предложенный агрегат навешивается на трактор Т-25 или электротрактор. Производительность такого агрегата определяется располагаемыми мощностями имеющихся источников энергии. Производственная проверка агрегата осуществлена в теплицах ГНУ ВНИИО, совхозах «Подмосковный» Московской области, «Владикавказский» РСО-Алания и колхозе им.Крупской КБР. В результате испытаний установлены рациональные параметры обеззараживателя почвы:

длина рабочих органов до 1800...2200 мм; глубина обработки 350...400 мм; производительность установки при избыточном давлении пара 150 кПа

110

м2/ч;

расход пара

120...22 кг/м , удельная плотность электрического тока [6... 12 мА/см2; расход элек-эической энергии 0,8... 1,1

¡4 2

|кВт-ч/м и расстояние между ¡рабочими органами до 350мм. Для электродного обезза-раживателя почвы установлены конструктивные и электрические параметры: рабочие органы имеют размеры 300x200x4мм; расстояние между электродами регулируется от 100 до 300мм; глубина обработки 150...250мм; платформа имеет размеры 2000x1500мм; температура нагрева до 90°С; напряжение

питания 36.. .380В; макси-Рис. 11. Агрегат для энергетического обеззара- „ „ 1ЛЛА

^ ' ^^ мальныи линеиныи ток 100А;

живания почвы при работе в теплице.

пускозащитная аппаратура обеспечивает защиту от токов короткого замыкания, перегрузок, автоматическое и ручное управление работой установки.

По результатам исследований разработаны и утверждены агротехнические (исходные) требования на агрегаты и оборудование для обеззараживания почвы паром, электрическим током и комбинированным способом. Разработанные технические средства включены в систему машин для растениеводства на 1976... 1980 и 1985... 1995гг. Разработаны и утверждены рекомендации по обеззараживанию почвы в защищенном грунте.

Для выявления степени вероятности поражения обслуживающего персонала электрическим током при эксплуатации элекгрообеззараживателей почвы построены зависимости потенциала почвы от подводимого напряжения и расстояния Ь от электродов (рис.12) и установлено, что на расстоянии

2 м и более от рабочих органов обеспечивается полная безопасность обслу живающего персонала, т.к. электрический потенциал меньше 12 В.

у!в

1

Г а \

/

/

50 1

XII 1 Ш IV Мсспш

Рис. 12. Зависимость потенциала ср почвы Рис. 13. Изменение содержания полна расстоянии Ь от электрода и подводи- вижных форм кальция и магния после мого напряжения (13 - при соединении энергетического обеззараживания поч-элекгродов звездой с крайними нулевыми вы в теплице (почву обрабатывали с электродами; 2 - треугольник с крайними 20.12 по 30.12). нулевыми электродами).

Нами были проведены совместно с сотрудниками отделов защищенного грунта и агрохимии ГНУ ВНИИО исследования по изменению окислительно-восстановительного потенциала (ОВП), реакции среды (рН) и изменение содержания питательных веществ под влиянием энергетического обеззараживания почвы. После обеззараживания наблюдалось увеличение рН, которое можно объяснить тем, что под воздействием температуры происходит гибель живых организмов (микрофлоры и микрофауны), увеличивается содержание подвижного кальция и магния (рис.13) в среднем в 1,6...1,65раза. Через 10... 12 дней рН почвы начинает падать, что объясняется восстановлением благоприятных условий для развития нитрифицирующих бактерий, и аммиачный азот переходит в нитратный. В это же время замечено увеличение численности грибов. Рассмотренные величины рН и ОВП защищенного грунта после обеззараживания при сравнении со схемой Сердобольского Н.П. по граничным условиям нормального питания растений показывают, что растения в этот период испытывают недостаток в усвояемых формах микроэлементов (железо, ...ар-ганец, цинк и др.). Систематическое проведение внекорневых подкормок растений микроэлементами улучшило общее состояние их по сравнению

с контролем, повысило качество и количество урожая. Из результатов исследований следует, что в производственных условиях, кроме контроля за концентрацией в почве ИРК, рН, микроэлементов, необходимо проводить систематическое измерение величин окислительно-восстановительного потенциала, что даст возможность судить о состоянии микроэлементов в усвояемой для растений форме и, следовательно, о необходимости внекорневых подкормок или внесении микроэлементов в почву.

С целью изучения влияния электрического тока на изменение агрохимических свойств почвы были взяты образцы на анализ до и после обеззараживания. Данные анализа показали, что разные ионы, содержащие питательные вещества, по-разному ведут себя при электрическом обеззараживании. Так, содержание нитрат - иона в водной вытяжке несколько увеличивается при непрерывном обеззараживании по сравнени-ию с котролем. Увеличивается содержание аммиачного азота (ЫНН4) в 2,5 раза, общего азота (аммиачного + нитратного), аммония, обменных форм кальция и магния. Содержание обменного калия по Масловой в почве значительно увеличивается, что является следствием положительного влияния электрического тока на период перехода калия из необменной формы в обменную. Эти результаты указывают на целесообразность применения электрического тока не только для уничтожения различных вредителей и возбудителей болезней, находящихся в почве, но и для увеличения подвижных форм азота и других питательных веществ.

Технико-экономическая оценка способов и технических средств обеззараживания почвы в защищенном грунте.

Выполненные технико-экономические исследования предложенных энергетических способов и технических средств обеззараживания почвы показали, что они позволяют повысить коэффициент использования теплоты в 1,5.. .2,8 раза, снизить затраты труда в 6... 8 раз, время обеззараживания в 8... 12 раз и уменьшить затраты энергии на 36...40 т у.т. на га. По сравнению с химическим способом дезинфекции приведенные затраты при электродном способе обеззараживания почвы сокращаются - в 2,34; паровом «шатровом» - 2,37; паровом подпочвенном - 3,47 и термоэлектрическом способе - 4,84 раза. Расход условного топлива составит соответственно: 14,76; 55; 27,64 и 19,7 т у.т./га, а сравнительный годовой экономический эффект: 467,4; 380,4; 477,8 и 529,7 тыс.руб./га.

Выводы и рекомендации

1. Урожайность, качество и себестоимость продукции в сооружениях защищенного грунта во многом зависят от способа, средств и режимов обеззараживания почвы. Разработана классификация способов и технических средств для обеззараживания почвы на основе анализа существующих конструкций, изобретений и патентных материалов, подтверждающая универсальность и экологическую безопасность энергетического способа. Однако до настоящего времени нет данных об оптимальных режимах обеззараживания почвы различными энергоносителями.

2. Определены рациональные энергетические режимы нагрева почвы и минимальные летальные значения температур для вредителей и основных возбудителей болезней овощных культур. При паровом способе необходимая температура нагрева почвы составляет 80°С при экспозиции 30 мин; электротермическом - 60.. .65°С при экспозиции 8... 10 мин. и плотности электрического тока 30...32 мА/см2; комбинированном (пар + электричество) - 75 С, при плотности электрического тока 10... 11 мА/см2. Установлены режимы крайних уровней значений параметров электротермического обеззараживания почвы, при которых галловая нематода и ее личинки полностью погибают: первый - плотность

гу л

тока 10... 15 мА/см , температура почвы 60.. .65 С, экспозиция 5...7 минут; второй режим характеризуется параметрами: 26.. ,32мА/см2, температура почвы время нагрева 12... 17 минут. При обеззараживании токами высокой и сверхвысокой частоты температура почвы должна составлять 63...70°С при экспозиции 30.. .35 минут. Согласно заключению микробиологов, обеззараживание почвы предложенными режимами способствует перегруппировке микрофлоры, уничтожению фитопатогенных грибов, нематод и клещей.

3. Установлено, что после энергетического обеззараживания почвы наблюдается резкое увеличение содержания подвижного кальция и магния, а также растет рН. Через 8... 10 дней рН почвы начинает падать, что объясняется восстановлением благоприятных условий для развития нитрифицирующих бактерий и перехода аммиачного азота в нитратный. Наблюдается увеличение окислительно - восстановительного потенциала (ОВП) почвы, вседствие чего, после обработки наблюдается недостаточное обеспечение растении усвояемыми формами микроэлементов (железо, марганец, цинк и др.), в связи с чем необходим контроль концентрации в почве ЫРК, рН, микроэлементов и величин ОВП.

В обеззараженной электрическим током почве значительно увеличиваются содержание обменного калия (по Масловой) и общего азота (аммиачного +нитратного), некоторое увеличение происходит и по содержанию фосфора, аммония, кальция, магния и др. Общее количество полезных микроорганизмов сразу после обеззараживания уменьшается, затем увеличивается в 6...8 раз по сравнению с исходным, при этом возрастает количество споровых пигментных бактерий и актиномице-тов. Это подтверждает целесообразность применения электрического тока как для уничтожения вредителей и возбудителей болезней в почве, так и для улучшения ее плодородия.

4. Разработаны методика расчета электродных обеззараживателей почвы и математические модели процесса нагрева почвы электрическим током промышленной и высокой частоты и получены на их основе аналитические выражения. Предложены рациональные схемы расположения и подключения электродов и установки для электродного обеззараживания почвы, обеспечивающие постоянное значение силы электрического тока и биологическую эффективность обработки почвы. Определено удельное электрическое сопротивление почвы, получена эмпирическая формула для ее расчета и построены номограммы зависимости ее от температуры, плотности и влажности почвы.

5. Построены физическая и математические модели, номограммы и графики температурных полей для реальных условий обеззараживания почвы паровым «шатровым» способом. Определены теплофизические характеристики тепличных почв при различных температурах, плотностях и влаж-ностях почвы. Получены эмпирические зависимости для определения удельного расхода пара, температуры почвы, времени нагрева при различных температурах, давлениях пара и влажностях почвы. Усовершенствован «шатровый» способ обеззараживания почвы (патент №2218749), позволяющий снизить затраты энергии и повысить качество обеззараживания с одновременным улучшением плодородия. Полученные характеристики, аналитические зависимости, эмпирические формулы, номограммы и графики рекомендованы к использованию при проектировании обеззараживателей почвы.

6. Разработаны физическая и математические модели процесса нагрева почвы при подпочвенном способе подачи пара. Построены номограммы и графики изменения температуры в слоях и комке почвы после

обеззараживания по глубине и по времени. Установлено, что наилучшим является послойный метод нагрева почвы движущимся источником тепла с помощью расположенных в почве рабочих органов, сдвинутых относительно ее поверхности и друг друга по вертикали и горизонтали. Предложены методика расчета рациональной перфорации рабочих органов, эмпирические формулы и построены номограммы вскрывающие взаимосвязь скорости движения фронта конденсации пара, коэффициентов па-ропроницаемости и паропроводимости, периода нагрева при различных давлениях пара и влажностях почвы. Полученные результаты используются при проектировании энергетических обеззараживателей почвы.

7. Разработаны способ и агрегат для нагрева почвы путем одновременного воздействия на нее энергией пара и электричества, обеспечивающие механическую обработку, обеззараживание и стимуляцию биологической активности почвы. Биологическая эффективность при этом способе возрастает за счет направления движения фронта конденсации пара к поверхности, вследствие чего полностью уничтожаются личинки нематоды и споры грибных заболеваний, наблюдается наибольшая выживаемость гриба-антагониста, сохраняется и увеличивается полезная микрофлора.

8. Разработаны и созданы навесные агрегаты и установки для обеззараживания почвы электрическим током с плоскими электродами (а.с.№753395), с коаксиальными рабочими органами (патент №2215387), паровым, электротермическим и комбинированным (пар+электричество) способами (а.с.№852249, ас. №854319), позволяющими механизировать и электрифицировать процесс обработки в зависимости от степени зараженности почвы вредителями и возбудителями болезней и имеющегося в хозяйстве вида энергии.

9. Внедрение разработанных рациональных энергетических режимов, способов и технических установок для энергетического обеззараживания почвы в защищенном грунте позволило исключить для этих целей ядохимикаты, снизить затраты труда в 6...8 раз, время обеззараживания в 8... 12 раз, повысить коэффициент использования теплоты в 1,5...2,8 раза, уменьшить затраты энергии на 36...40 т у.т., уменьшить по сравнению с химическим способом приведенные затраты в 3,2 раза, а годовой экономический эффект с гектара сооружений защищенного

грунта в среднем составит 2601. ФДОЮЯ&льна* •

I БИБЛИОТЕКА | С. Петербург

» О» ПО «Кг

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Кабалоев Т.Х. Определение времени нагрева почвы теплиц при термоэлектрической обработка // Научно-технический бюллетень по электрификации с.х. ВИЭСХ. Москва.-!979, №1 (37), с.60.,.63.

2. Кабалоев Т.Х. Исследование термического подпочвенного способа обработки почвы. // Научные труды НИИ овощного хозяйства. Москва.-! 979, вып.9, с.182-185.

3. Гарбуз В.М., Кабалоев Т.Х. Результаты исследований электротермического способа и средств обработки почвы. // Научно-технический бюллетень по электрификации с.х. ВИЭСХ. Москва.-! 979, №3(39), с.38.. .44.

4. Гарбуз В.М., Малюгин A.B., Кабалоев Т.Х. Исследование «шатрового» способа обеззараживания почвы теплиц. // Научно-технический бюллетень по электрификации с.х. ВИЭСХ. Москва.-1980, №1(40), с.23.,.29.

5. Прищеп Л.Г., Гарбуз В.М., Кабалоев Т.Х., Панарин Н.В. Устройство для обеззараживания почвы защищенного грунта. Авт свид. №753395. Бюллетень изобретений.-1980, №29, с.7.

6. Кабалоев Т.Х., Гарбуз В.М. Теоретическое и экспериментальное исследование электротермического способа обеззараживания почвы в сооружениях защищенного грунта. // Труды Кубанского СХИ. Краснодар-1981, выпуск 187 (215), с.82,.,86.

7. Гарбуз В.М., Кабалоев Т.Х. Подпочвенный способ нагрева почвы движущимся источником тепла. //Научно-технический бюллетень по электрификации с.х. ВИЭСХ. Москва.-1980, №2(41), с.32.,.36.

8. Гарбуз В.М., Кабалоев Т.Х., Малюгин А.П. Подпочвенный способ нагрева почвы. // Научно-технический бюллетень по электрификации с.х. ВИЭСХ. Москва.- 1980, №2(41), с.23.,.29.

9. Кабалоев Т.Х. Разработка и исследование термоэлектрического способа и установки для обеззараживания почвы в сооружениях защищенного грунта. Дисс. канд.техн. наук. ВИЭСХ. Москва-1980.

10. Прищеп Л.Г., Гарбуз В.М., Кабалоев Т.Х., Панарин Н.В. Устройство для стерилизации почвы в сооружениях защищенного грунта. Авт свид. №852249. Бюллетень изобретений. -1981, №29.

11 Прищеп Л.Г., Гарбуз В.М., Кабалоев Т.Х., Малюгин A.B. Способ обеззараживания почвы и устройство для осуществления способа. Авт.свид.№543119. Бюллетень изобретений. -1981, №30.

12. Рапутов Б.М., Якубов И.И., Кабалоев Т.Х. Статические ферромагнитные преобразователи частоты тока с улучшенными технико-экономическими показателями. //Труды Кубанского СХИ. Краснодар.-1981, вып. 205 (233), C.25...32

13. Прищеп Л.Г., Гарбуз В.М., Кабалоев Т.Х. Термоэлектрическая обработка почвы теплиц. //Научные труды ВАСХНИЛ в сборнике «Основные вопросы энергетики защищенного грунта». Москва-1982, с.72.. .75.

14. Заруцкий В.М., Хузмиев И.К., Кабалоев Т.Х., Обоснование параметров электроинструмента повышенной частоты тока. //Научно-технический бюллетень по электрификации с.х. ВИЭСХ. Москва.-1982, №2(46), с. 19...23.

15. Кабалоев Т.Х. Электрификация сельскохозяйственного производства Учебное пособие. Орджоникидзе. РИО Госкомиздата СОАССР.-1985. -108с.

16. Фоломеев В.А., Гарбуз В.М., Кабалоев Т.Х. Результаты теоретических и экспериментальных исследований «шатрового» способа обеззараживания почвы. Монография. Орджоникидзе. ГПП «ИР».-1986. -74с.

17. Кабалоев Т.Х., Хетагурова Ю.А., Николова Л.С. Электротехнологическая установка для защиты овощных культур. //Сельские зори. Научно-производственный журнал Госагпрома РСФСР для Сев. Кавказа и Центрального Черноземья. -1986, №9, С.38...41.

18. Заруцкий В.М., Кабалоев Т.Х., Сафонов Ю.А. Электропривод рабочих органов мобильных агрегатов сельскохозяйственного назначения. //Труды ЧИМЭСХ. Челябинск - 1989, C.52...55.

19. Кабалоев Т.Х., Ананиади Л.Н. Стерилизация почвы в тепли-цах.//Материалы региональной конференции «Химия Северного Кавказа народному хозяйству». Нальчик.-1991, C.225...227.

20. Кабалоев Т.Х. Применение электрической энергии в сельском хозяйстве. Учебное пособие. Владикавказ. Изд-во: Горский госагроуниверсигет. -1992.-112с.

21. Заруцкий В.М., Кабалоев Т.Х. Оптимизация параметров раЗочих органов почвообрабатывающих фрез.//Материалы научно-производственной конференции ГТАУ. Владикавказ.-1995, С.38...39.

22. Рапутов Б.М., Кабалоев Т.Х. Аппаратура управления и защиты сельскохозяйственных электроприводов. Учебное пособие. Допущено к изданию главным управлением ВУЗов МСХ РФ. Владикавказ. Изд-во: ГПП «Рухс».-1995.-247с.

23. Кабалоев Т.Х., Николова J1.C. Результаты экспериментальных исследований электродного нагрева почвы. //Тезисы докладов научно-производственной конференции ГГАУ. Владикавказ.-!997, с. 156... 158.

24. Кабалоев Т.Х. Электрификация сельскохозяйственного производства. Учебное пособие. Владикавказ. Изд-во: Горский госагроунивер-ситет. -1999, вып.2. - 122с.

25. Кабалоев Т.Х., Бекузарова С.А., Рапутов Б.М. Экологически безопасный способ дезинфекции почвы. // Тезисы докладов Международной научно-производственной конференции «Экологически безопасные технологии в сельскохозяйственном производстве». Владикавказ.-2000, с. 89.. .93.

26. Кабалоев Т.Х., Бекузарова С.А. Высокочастотный способ нагрева почвы. // Тезисы докладов Международной научно-производственной конференции «Экологически безопасные технологии в сельскохозяйственном производстве». Владикавказ.-2000, с. 532...588.

27. Кабалоев Т.Х., Уртаев A.JL. Обеззараживание почвы в сооружениях защищенного грунта. Монография. Владикавказ. Изд-во: Горский госагроуниверситет.-2000.-115с.

28. Кабалоев Т.Х., Рапутов Б.М., Вагин B.C. Применение токов повышенной и высокой частоты в сельском хозяйстве. Учебное пособие. Допущено к изданию департаментом кадровой политики и образования МСХ РФ. Владикавказ. Изд-во: Горский госагроуниверситет.-2000.-262с.

29. Кабалоев Т.Х. Энергетические режимы и технические средства обеззараживания почвы в сооружениях защищенного грунта. Монография. Владикавказ. Изд-во: Горский госагроуниверситет.- 2001.-160 с.

30. Кабалоев Т.Х. Электрический способ нагрева почвы. //Мех. и электр.сел. хоз-ва.- 2001, №9, С.4...6.

31. Кабалоев Т.Х. Рациональные режимы обработки почвы в защищенном грунте. // Мех. и электр. сель, хоз-ва. -2001, №9, с. 19...20.

32. Кабалоев Т.Х., Гокоев Т.М. Экологические аспекты проектирования автономных систем энергообеспечения. // Вестник Международной

академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности. Владикав-каз.-2002,т.7, №9 (57), с.212.,.218.

33. Кабалоев Т.Х. Энергетическое обеззараживание почвы в защищенном грунте.// Вестник Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности (МАНЭБ). Владикавказ.-2002, т.7, №9(57), с.101... 107.

34. Кабалоев Т.Х., Сланов В.М. Термоэлектрический способ обеззараживания почвы. //Мех. и электр. сел. хоз-ва.- 2002, №10, с.11..13.

35. Кабалоев Т.Х., Гокоев Т.М. Комбинированный способ нагрева тепличной почвы. // Материалы международной научной - практической конференции «Современные проблемы формирования стратегии устойчивого развития региональной АПК». ФГОУ ВПО «Горский ГАУ». Вла-дикавказ.-2003, с. 124... 127.

36. Дзанагов С.Х., Кабалоев Т.Х. Резулыаты энергетической обработки тепличной почвы. //Сборник научных трудов Северо-Осетинско! о отделения академии наук высшей школы РФ. Владикавказ.- 2003, №1 (П), с.13... 17.

37. Кабалоев Т.Х., Бекузарова С.А., Уртаев А.Л. Способ обеззараживания почвы в защищенном фунте. Патент на изобретение №2218749.-2003.

38. Дзанагов С.Х., Кабалоев Т.Х. Термическое обеззараживание почв в защищенном грунте. //Материалы Международной научной конференции «Состояние и проблемы научного обеспечения овощеводства защищенного грунта». РАСХН и НП НИИОЗГ. Москва,- 2003, С.35...38.

39. Кабалоев Т.Х., Сланов В.М. Зависимости теплофизических характеристик тепличных почв от температуры. //Материалы Международной научной - практической конференции «Современные проблемы формирования стратегии устойчивого развития региональной АПК». ФГОУ ВПО «Горский ГАУ». Владикавказ.-2003, с. 131... 133.

40. Кабалоев Т.Х., Гокоев Т.М. Исследование движения фронта конденсации пара и температурного поля в почве при обеззараживании. // Вестник Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности (МАНЭБ). Владикавказ.-2003, т.8, №3 (63), С.74...77.

41. Кабалоев Т.Х., Бекузарова С.А. Устройство для стерилизации по 1вы электрическим током. Патент на изобретение №2215387.-2003.

42. Кабалоев Т.Х., Сланов В.М. Тепловое обеззараживание тепличной почвы. //Мех. и электр. сел. хоз-ва. - 2003, №3, с.8...13.

43. Кабалоев Т.Х., Гокоев Т.М. Результаты исследований электродного обеззараживателя почвы. //Материалы 3-й Международной научно-технической конференции. ГНУ ВИЭСХ. Москва.- 2003, С.59...64.

44. Кабалоев Т.Х., Дзанагов С.Х., Гокоев Т.М. Электрическое обеззараживание почвы в сооружениях защищенного грунта. //Материалы Международной научной конференции «Состояние и проблемы научного обеспечения овощеводства защищенного грунта». РАСХН и НП НИИ-ОЗГ. Москва.- 2003, с.41 ...45.

45. Дзанагов С.Х., Кабалоев Т.Х. Обеззараживание почвы в защищенном грунте.// Земледелие,- 2004, №2, с.36.,.38.

46. Кабалоев Т.Х., Бекузарова С.А. и др. Разработка, исследование и обоснование рационального энергетического способа оббезараживания почвы.// Отчет по НИР/ НИИ Агроэкологии ФГОУ ВПО «Горский ГАУ» №ГР 01.9.800031,66.-Владикавказ.-2004.-82с.

47. Тменов И.Д., Темиряев Р.Б., Кабалоев Т.Х., Столбовская A.A. Способ влаготепловой обработки сои. Патент на изобретение № 2246225.-2004.

48. Кабалоев Т.Х., Гусалова A.A. Оценка способов обеззараживания почвы в защищенном грунте.// Известия ФГОУ ВПО «Горский ГАУ». Владикавказ.-2005, т.41, с.44...47.

49. Кабалоев Т.Х., Фарниев А.Т., Гокоев Т.М. Рекомендации по обеззараживанию почвы в защищенном грунте. Владикавказ. МСХ РСО-А. Изд-во: «Горский госагроуниверситет».- 2005.- 44с.

Лицензия ЛР №020574 от 6 мая 1998г. Подписано в печать 15.08.2005г. Печать офсетная. Формат 60x80 1/16. Усл.п.л.2.0. Заказ № & / Тиглж 100 экз. 362000, РСО-Алания, г.Владикавказ, ул.Кирова, 37. Типография ФГОУ ВПО «Горский госагроуниверситет»

39

ЗР14 9 4 7

РНБ Русский фонд

2006-4 12680

Введение

1. СУЩНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ

ПОЧВЫ В ЗАЩИЩЕННОМ ГРУНТЕ

1.1. Краткое описание возбудителей болезней и вредителей овощных культур в защищенном грунте.

1.2. Классификация тепличных почв применяемых в защищенном грунте.

1.3.Анализ существующих способов и технических средств обеззараживания почвы.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СПОСОБОВ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ПОЧВЫ

2.1. Исследование процесса обеззараживания почвы токами ВЧ и СВЧ

2.2. Исследование процесса обеззараживания почвы электродным способом.

2.2.1. Расчет электродных нагревателей почвы.

2.2.2. Математическая модель температурного поля почвы при электродном нагреве переменным источником тепла.

2.2.3. Математическая модель нагрева почвы равномерно распределенным по объему источником тепла.

2.2.4. Исследование влияния схемы включения электродов на электрические параметры электрообеззараживателя.

2.3. Исследование «шатрового» способа обеззараживания почвы.

2.3.1.Физическая модель «шатрового» способа нагрева почвы.

2.3.2.Исследование движения фронта конденсации пара в почве при подаче пара на поверхность.

2.3.3.Математическая модель температурного поля при «шатровом» способе.

2.4. Исследование процесса обеззараживания почвы при подпочвенном способе подвода пара.

2.4.1. Физическая модель процесса нагрева почвы и методика расчета перфорации рабочих органов для подвода пара

2.4.2. Исследование температурного поля почвы при термоэлектрическом способе нагрева движущимся источником тепла

2.4.3. Математическая модель изменения температуры слоев почвы после нагрева.

2.4.4. Математическая модель формирования температурного поля в измельченной почве и комке при обеззараживании.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СПОСОБОВ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ПОЧВЫ 3.1. Методика определения оптимальных энергетических режимов обеззараживания почвы от вредителей и возбудителей болезней овощных культур в защищенном грунте.

3.2. Результаты исследований энергетических режимов при различных способах обеззараживания почвы.

3.3. Результаты исследований нагрева почвы токами ВЧ и СВЧ.

3.4. Исследование энергетических режимов обеззараживания почвы электродным способом.

3.4.1. Методика и результаты исследований температурных и электрических параметров почвы при электродном нагреве

3.4.2. Методика и результаты исследований удельного электрического сопротивления тепличной почвы от влажности, плотности и температуры.

3.4.3. Результаты исследований влияния схемы включения электродов на энергетические параметры электрообеззараживателя.

3.5. Исследование термического "шатрового" способа обеззараживания почвы.

3.5.1. Методика и результаты исследований нагрева слоя почвы "шатровым" способом в зависимости от способа механической обработки, давления подводимого пара, температуры, глубины слоя массива и времени.

3.5.2. Методика и результаты исследований зависимостей коэффициентов теплопроводности, температуропроводности и объемной теплоемкости от температуры, плотности и влажности почвы.

3.6. Исследование температурного поля почвы при подпочвенном способе подачи пара.

3.6.1. Результаты исследований режимов обеззараживания при различных способах механической обработки и подвода пара.

3.6.2. Результаты исследований формирования температурного поля в почве при различных способах перфораций рабочих органов.

3.6.3. Методика и результаты исследований скорости движения зоны конденсации пара от избыточного давления и влажности почвы.

3.6.4. Определение времени нагрева почвы до летальной температуры от избыточного давления подводимого пара, глубины обработки и влажности почвы.

3.6.5. Методика и результаты исследований зависимостей ко-эфициентов паропроницаемости, паропроводимости и расхода пара от его избыточного давления и влажности почвы

3.6.6. Результаты исследований теплообмена в измельченной почве и комке при обеззараживании.:.

3.6.7. Методика и результаты исследований температурного поля при послойном способе подвода пара в почву.

4. ПРОВЕРКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ПОЧВЫ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ

4.1. Методика проверки и результаты испытаний установок для энергетического обеззараживания почвы в защищенном грунте

4.2. Результаты исследований электрического потенциала почвы <р при эксплуатации электрообеззараживателей.

4.3. Методика и результаты исследований реакции среды и окис-лительно-востановительного потенциала почвы после термоэлектрического обеззараживания.

4.4. Результаты исследований агрохимических свойств почвы после электротермического обеззараживания.

5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СПОСОБОВ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ПОЧВЫ В ЗАЩИЩЕННОМ ГРУНТЕ

5.1. Эффективность химического способа дезинфекции почвы.

5.2. Эффективность электродного способа и установки для обезза раживания почвы.

5.3. Эффективность «шатрового» способа обеззараживания почвы.

5.4. Эффективность подпочвенного способа и установки обеззараживания почвы.

5.5. Эффективность термоэлектрического способа и установки обеззараживания почвы.

Важное значение для удовлетворения потребности населения в овощах ® имеет овощеводство защищенного грунта. Овощи содержат ценные питательные вещества, витамины и минеральные соли, необходимые для человека. Отмечая важную физиологическую роль овощей в питании, великий русский физиолог И.П. Павлов писал: «Человек может продлить свою жизнь, по меньшей мере, на одну треть, если он ежедневно будет питаться свежими овощами». Средняя годовая норма потребления овощей на человека, рекомендованная Институтом питания Академии наук РФ, составляет 146 кг. При этом удельная доля капусты белокочанной достигает 25.28 кг, цветной 4.6, помидоров 25.38, моркови 6.10, свеклы 6.8, огурцов 8.10, кабачков, # баклажанов 6.9, зеленого горошка 6.8, прочих овощей 9. 14.

Потребление овощей должно быть равномерным в течение года. Однако климатические условия в России таковы, что из открытого грунта до 1 августа поступает 10.11% всех овощей, в том числе 30% огурцов и 10% томатов, в августе - сентябре поступает 70% огурцов и 60% томатов. Чтобы обеспечить население овощами в течение всего года, в сооружениях защищенного грунта должно выращиваться не менее 25% всего количества овощей. Кроме того, задача защищенного грунта - обеспечить открытый грунт ранней и здоровой рассадой.

Однако эта отрасль сельского хозяйства является самой энергоемкой. В себестоимости овощной продукции защищенного грунта расходы на энергетику, в зависимости от зоны страны и периода эксплуатации, достигают 50% и более от общих расходов. Тепличные условия, благоприятные для получения высоких урожаев, способствуют развитию вредителей и возбудителей болезней овощных культур. По данным многочисленных исследований, потери урожая от этих причин составляют в среднем 40.60% [7,56]. Для получения высоких урожаев почву в защищенном грунте необ-® ходимо ежегодно заменять или обеззараживать. Но замена грунта связана с большими затратами средств и труда, необходимо иметь значительное количество дефицитной плодородной почвы, а кроме того, обеззараживание даже здоровой почвы способствует повышению урожайности овощных культур не менее чем на 25% [10,17,55,124].

Правительственные постановления и положения энергетической программы направлены на создание энергосберегающих технологий в народном хозяйстве, на рациональное использование и экономное расходование топлива и энергии [140, 344,346].

Несмотря на правительственные постановления, энергосберегающие технологии и технические средства для этих целей разрабатываются слабо. Основой для создания перспективных энергосберегающих технологий и технических средств является теория энергетики защищенного грунта, которая в настоящее время разработана практически только для энергетических способов нагрева в сооружениях защищенного грунта, характеризующихся.стационарным тепловым режимом. Для решения ряда задач необходимо знание значений теплофизических и влажностных характеристик, формирования температурных полей и процессов энергомассообмена в почве.

Совокупность этих вопросов, связанных с решением разных по содержанию и методологическому подходу теоретических, технологических и технических задач, является важной научно-технической проблемой, комплексное решение которой следует рассматривать как теоретическое обобщение и практическое решение важной народнохозяйственной задачи в области механизации и электрификации овощеводства защищенного грунта.

В связи с этим, оптимизация энергетических режимов электромеханизированного овощеводства защищенного грунта, разработка и усовершенствование существующих способов и средств, позволяющих эффективно выполнять энергетическое обеззараживание почвы в защищенном грунте, исходя из требований минимального расходования топлива и электроэнергии и повышения урожайности овощных культур, является актуальной проблемой.

Цель работы - разработка новых и усовершенствование существующих технологических процессов, способов и технических средств энергетического обеззараживания почвы в защищенном грунте, обеспечивающих существенное снижение затрат труда, энергии и повышение урожайности экологически чистых овощных культур.

Для решения поставленной проблемы в диссертационной работе были решены следующие задачи:

- разработана классификация энергетических способов и технических средств обеззараживания почвы защищенного грунта от вредителей, основных возбудителей болезней овощных культур и определены оптимальные энергетические режимы обработки при использовании различных энергоносителей;

- экспериментальным путем установлены закономерности формирования электрических и температурных полей в почве при нагреве электрическим током, паром и термоэлектрическим (пар + электрический ток) способом, при различных способах их подачи в слой почвы;

- построены физические и математические модели процессов энерго-массообмена в почве и получены на их основе численные результаты воздействия на почву при обеззараживании различными видами энергии;

- определены электрические, теплофизические и влажностные характеристики тепличных почв, зависимости коэффициентов паропроводимости и паропроницаемости, скорость движения фронта конденсации пара в почве, время нагрева при различных давлениях пара и влажностях почвы; для этих зависимостей получены эмпирические формулы и построены номограммы;

- построены номограммы для определения температурных полей в почве при различных способах энергетического обеззараживания м зависимости от влажности почвы, вида и параметров энергоносителей, глубины обработки и экспозиций;

- разработаны методики расчета электродных обеззараживателей и процесса нагрева почвы различными энергоносителями при разных способах их подвода;

- усовершенствованы существующие и разработаны новые эффективные способы и технические средства, рациональные схемы конструкций рабочих органов и электромеханизированные установки для энергетического обеззараживания почвы в защищенном грунте.

Объекты исследования - технологические процессы, способы и установки энергетического обеззараживания почвы в защищенном грунте.

Предмет исследования - закономерности формирования энергомассообмена в почве при ее обеззараживании

Научная новизна работы состоит в следующем:

-выявлены закономерности процесса энергомассообмена и формирования электрических и температурных полей в почве при энергетическом воздействий на нее различных видов энергии и способов ее подвода в слой почвы;

- построены физические и математические модели процессов энергомассообмена в почве при обеззараживании с использованием энергии пара и электричества и получены на их основе аналитические выражения и численные результаты;

-определены электрические, теплофизические и влажностные характеристики различных почв защищенного грунта при различных температурах нагрева, плотностях и влажностях почвы; скорость движения фронта конденсации пара в почве, время нагрева и коэффициенты паропроницаемости и проводимости пара почвой в зависимости от его избыточного давления и влажности почвы; для этих зависимостей получены эмпирические формулы и построены номограммы.

- установлены рациональные режимы энергетической обработки почвы различными способами, при которых гибнут вредители и возбудители болезней овощных культур, выживает гриб-антагонист, сохраняется и увеличивается полезная микрофлора и возрастает плодородие почвы.

Новизна способов и технических решений по данной проблеме подтверждается авторскими свидетельствами и патентами СССР и РФ на изобретения.

Практическую значимость работы представляют:

- результаты теоретических и экспериментальных исследований являются основой для разработки рациональных энергетических режимов нагрева почвы, электромеханизированных средств их обеспечения, а также разработки новых и усовершенствование имеющихся способов и технических средств энергетического обеззараживания почвы против возбудителей болезней и вредителей овощных культур в защищенном грунте;

- методики расчета электродных обеззараживателей почвы, температурных и электрических полей при различных энергетических способах нагрева;

- эмпирические зависимости и номограммы, устанавливающие взаимосвязь расхода и давления пара от периода нагрева слоя почвы, скорости движения зоны конденсации, коэффициентов паропроницаемости и проводимости пара от его избыточного давления и влажности почвы;

- рациональная перфорация рабочих органов электромеханизированных установок от давления подводимого пара и способа подачи в почву;

- методики, зависимости и номограммы для проектирования энергетических обеззараживателей почвы.

Реализация результатов исследований. По материалам, полученным в результате законченных теоретических и экспериментальных исследований, разработаны и утверждены агротехнические (исходные) требования на агрегаты и оборудование для обеззараживания почвы паром и электрической энергией. Разработанные технические средства для энергетического обеззараживания почвы были включены в систему машин для растениеводства в разделы: Р66.17 - Агрегат для электротермического обеззараживания почвы на 19761980гг.; Р66.114 - Оборудование для обеззараживания почвы на 1986.1995 гг. Результаты исследований в виде технических предложений и рекомендаций по расчету способов и технических средств для энергетического обеззараживания почвы используются рядом проектных и конструкторских организаций (ГСКБ по машинам для защищенного грунта г.Санкт-Петербург; Ги-пронисельпромом; научно-производственным внедренческим предприятием «Наука», проектным институтом ОАО «СевОсгорсельстройпроект» и ООО «Геополис», г. Владикавказ), а также Министерством сельского хозяйства РСО-Алания и Всероссийским научно-исследовательским институтом овощеводства при разработке рекомендаций по обеззараживанию почвы в защищенном грунте. Частично результаты исследований вошли в монографии и учебные пособия для студентов сельскохозяйственных ВУЗов РФ. ^ Внедрение разработанных энергетических средств и рациональных энергетических режимов, способов и технических установок для энергетического обеззараживания почвы обуславливает повышение коэффициента использования теплоты в 1,5.2,8 раза и снижение затрат труда в 6.8 раз, времени обеззараживания в 8. 12 раз, энергии 36.40 т.у.т. на га.

Апробация работы. Работа проводилась в порядке выполнения задания по проблемам 04.14; 0.51.18;0.51.21, утвержденным ГКНТ СССР, ВАСХНИЛ, МСХ РФ, и выполнялась согласно плану научно-исследовательских работ ФГОУ ВПО «Горский ГАУ» с 1980 по 2005годы.

Результаты исследований докладывались и одобрены на Всесоюзных научно-методических совещаниях по этим проблемам. Материалы диссертации были доложены на Всесоюзном координационном совещании по электрификации сельского хозяйства в 1980 г. (г.Орджоникидзе, ГСХИ), на научно- практических конференциях по проблеме экономии энергетических ресурсов в сельскохозяйственных сооружениях в 1981 г. (г. Орел), 1985, 1990 гг. (г. Баку), научно-техническом совещании по проблемам электрификации тепловых процессов и работ в культивационных сооружениях в 1983, 1988,1995 гг. (г. Москва), научно-технических конференциях ученых и специалистов • (1980, 1985, 2003гг. ГНУ ВИЭСХ и ГНУ ВНИИО, г. Москва), на ежегодных научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава Горского ГАУ (1980.2004 гг.), на научных конференциях профессорско-преподавательского состава ЧИМЭСХ, Кубанского ГАУ и Ижевской ГСХА (1981,1989,1997, 2003гг.), на Международных научно- практических конференциях "Экологически безопасные технологии в сельскохозяйственном производстве XXI века" (1998.2004 гг., г. Владикавказ), Международной научной конференции «Состояние и проблемы научного обеспечения овощеводст-® ва защищенного грунта», 2003 г. (РАСХН и НП НИИОЗГ, г.Москва).

На защиту выносятся:

- классификация энергетических способов и технических средств обеззараживания почв защищенного грунта от вредителей, основных возбудителей болезней овощных культур и рациональные энергетические режимы обработки при использовании энергии пара и электричества;

- физические и математические модели процессов энергомассообмена в почве при обеззараживании ее паром и электрической энергией при различных способах их подачи в почву;

- закономерности формирования электрических и температурных полей в почве при нагреве паром, электрическим током и комбинированным способом при различных способах их подвода в почву;

- методики расчета установок для нагрева почвы энергетическими способами; электрические, теплофизические и влажностные характеристики почв; зависимости коэффициентов паропроницаемости и паропроводимости, скорости движения фронта конденсации пара и динамика нагрева почвы при различных давлениях и способах подвода пара и влажностях почвы;

- эффективные способы и технические средства энергетического обеззараживания почвы в защищенном грунте.

Совокупность сформулированных и обоснованных положений и результаты их внедрения представляют собой существенный вклад в теоретическое обобщение и практическое решение крупной, имеющей важное народнохозяйственное значение, научно-технической проблемы по энергетическому обеззараживанию почвы в сооружениях защищенного грунта.

Публикации. Содержание работы отражено в 65 публикациях, в том числе: две монографии, шесть авторских свидетельств и патентов СССР и РФ на изобретения, учебники и учебные пособия для студентов сельскохозяйственных ВУЗов РФ, статьи в научных журналах и изданиях, материалах международных конференций и др.

Объем диссертации. Диссертация содержит 316 страниц машинописного текста, включая 128 рисунков, 30 таблиц, выводы и рекомендации, список использованной литературы из 354 наименований, в том числе 15 на иностранных языках и приложения на 68 страницах.

Исследования и разработки, составляющие основу диссертации, выполнены в 1976.2005 годах лично автором. На разных стадиях разработки и испытаний макетных и опытных образцов агрегатов и установок принимали участие Гарбуз В.М., Блинова З.П., Микаелян Г.А., Миканаев Т.А;, Прянишникова JI.H. (ГНУ ВНИИО); Молодцов И.И., Малюгин А.В., Шарков Г.А. (ГНУ ВИЭСХ); Фоломеев В.А., Чернышенко В.Г. (МГАУ им.В.П.Горячкина); Свешникова Н.М., Турлыгина Е.С., Мадярова Л.И., Скарбилович 1\С. (АН СССР). Всем им автор выражает искреннюю благодарность.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Урожайность, качество и себестоимость продукции в сооружениях защищенного грунта во многом зависят от способа, средств и режимов обеззараживания почвы. Разработана классификация способов и технических средств для обеззараживания почвы на основе анализа существующих конструкций, изобретений и патентных материалов, подтверждающая универсальность и экологическую безопасность энергетического способа. Однако до настоящего времени нет данных об оптимальных режимах обеззараживания почвы различными энергоносителями.

2. Определены рациональные энергетические режимы нагрева почвы и минимальные летальные значения температур для вредителей и основных возбудителей болезней овощных культур. При паровом способе необходимая температура нагрева почвы составляет 80°С при экспозиции 30 мин; электротермическом -60.65°С при экспозиции 8. 10 мин. и плотности электрического тока 30.32

О л мА/см ; комбинированном (пар+электричество) - 75 С, при плотности электричеij ского тока 10. 11 мА/см . Установлены режимы крайних уровней значений параметров электротермического обеззараживания почвы, при которых галловая нематода и ее личинки полностью погибают: первый - плотность тока 10.15

О П мА/см , температура почвы 60.65 С, экспозиция 5.7 минут; второй режим ха

О П растеризуется параметрами: 26.32мА/см , температура почвы 45.50 С, время нагрева 12. 17 минут. При обеззараживании токами высокой и сверхвысокой частоты температура почвы должна составлять 63.70°С при экспозиции 30.35 минут. Согласно заключению микробиологов, обеззараживание почвы предложенными режимами способствует перегруппировке микрофлоры, уничтожению фитопатогенных грибов, нематод и клещей.

3. Установлено, что после энергетического обеззараживания почвы наблюдается резкое увеличение содержания подвижного кальция и магния, а также растет рН. Через 8. 10 дней рН почвы начинает падать, что объясняется восстановлением благоприятных условий для развития нитрифицирующих бактерий и перехода аммиачного азота в нитратный. Наблюдается увеличение окислительно

- восстановительного потенциала (ОВП) почвы, вследствие чего, после обработки наблюдается недостаточное обеспечение растений усвояемыми формами микроэлементов (железо, марганец, цинк и др.), в связи с чем необходим кон® троль концентрации в почве NPK, рН, микроэлементов и величин ОВП.

В обеззараженной электрическим током почве значительно увеличиваются содержание обменного калия (по Масловой) и общего азота (аммиачного +нитратного), некоторое увеличение происходит и по содержанию фосфора, аммония, кальция, магния и др. Общее количество полезных микроорганизмов сразу после обеззараживания уменьшается, затем увеличивается в 6.8 раз по сравнению с исходным, при этом возрастает количество споровых пигментных бактерий и актиномицетов. Это подтверждает целесообразность применения электрического тока как для уничтожения вредителей и возбуди-ф телей болезней в почве, так и для улучшения ее плодородия.

4. Разработаны методика расчета электродных обеззараживателей почвы и математические модели процесса нагрева почвы электрическим током про-мышленнои и высокой частоты и получены на их основе аналитические выражения. Предложены рациональные схемы расположения и подключения электродов и установки для электродного обеззараживания почвы, обеспечивающие постоянное значение силы электрического тока и биологическую эффективность обработки почвы. Определено удельное электрическое сопротивление почвы, получена эмпирическая формула для ее расчета и построены ф номограммы зависимости ее от температуры, плотности и влажности почвы.

5. Построены физическая и математические модели, номограммы и гра фики температурных полей для реальных условий обеззараживания почвы паровым «шатровым» способом. Определены теплофизические характеристики тепличных почв при различных температурах, плотностях и влажностях почвы. Получены эмпирические зависимости для определения удельного расхода пара, температуры почвы, времени нагрева при различных температурах, давлениях пара и влажностях почвы. Усовершенствован «шатровый» способ ф обеззараживания почвы (патент №2218749), позволяющий снизить затраты энергии и повысить качество обеззараживания с одновременным улучшением плодородия. Полученные характеристики, аналитические зависимости, эмпирические формулы, номограммы и графики рекомендованы к использованию при проектировании обеззараживателей почвы.

6. Разработаны физическая и математические модели процесса нагрева почвы при подпочвенном способе подачи пара. Построены номограммы и графики изменения температуры в слоях и комке почвы после обеззараживания по глубине и по времени. Установлено, что наилучшим является послойный метод нагрева почвы движущимся источником тепла с помощью расположенных в почве рабочих органов, сдвинутых относительно ее поверхности и друг друга по вертикали и горизонтали. Предложены методика расчета рациональной перфорации рабочих органов, эмпирические формулы и построены номограммы вскрывающие взаимосвязь скорости движения фронта конденсации пара, коэффициентов паропроницаемости и паропроводимости, периода нагрева при различных давлениях пара и влажностях почвы. Полученные результаты используются при проектировании энергетических обеззараживателей почвы.

7. Разработаны способ и агрегат для нагрева почвы путем одновременного воздействия на нее энергией пара и электричества, обеспечивающие механическую обработку, обеззараживание и стимуляцию биологической активности почвы. Биологическая эффективность при этом способе возрастает за счет направления движения фронта конденсации пара к поверхности, вследствие чего, полностью уничтожаются личинки нематоды и споры грибных заболеваний, наблюдается наибольшая выживаемость гриба-антагониста, сохраняется и увеличивается полезная микрофлора, исключаются аммиачные и марганцовые отравления грунта, возрастает содержание общего азота и обменного калия в почве.

8. Разработаны и созданы навесные агрегаты и установки для обеззараживания почвы электрическим током с плоскими электродами (а.с.№753395), с коаксиальными рабочими органами (патент №2215387), паровым, электротермическим и комбинированным (пар+электричество) способами (а.с.№852249, а.с. №854319), позволяющими механизировать и электрифицировать процесс обработки в зависимости от степени зараженности почвы вредителями и возбудителями болезней и имеющегося в хозяйстве вида энергии.

9. Внедрение разработанных рациональных энергетических режимов, способов и технических установок для энергетического обеззараживания почвы в защищенном грунте позволило исключить для этих целей ядохимикаты, снизить затраты труда в 6.8 раз, время обеззараживания в 8.12 раз, повысить коэффициент использования теплоты в 1,5.2,8 раза, уменьшить затраты энергии на 36.40 т у.т., уменьшить по сравнению с химическим способом приведенные затраты в 3,2 раза, а годовой экономический эффект с гектара сооружений защищенного грунта в среднем составит 260.300 тыс.руб.

1. Агаманукян А.Ж. и др. Установка для электротермического обеззараживания почвы. Авт. свид. №380260. Бюллетень изобретений и открытий.-1973, №16.

2. Агаманукян А.Ж., Акопян Р.А., Амбарцумян В.Н. К вопросу обеззараживания почвы в защищенном грунте. // Известия с.х. наук, МСХ АССР.-Ереван.-1971, №8, С.33.35.

3. Агаманукян А.Ж. Исследование технологического процесса электротермического обеззараживания почвы в защищенном грунте: Автореф. дисс. канд. техн. наук. Киев.-1974.

4. Агрофизические методы исследования почв. // Сборник научных трудов почвенного института им. Докучаева. -М.: Наука. 1966.

5. Адлер Ю.П., Марков Е.В, Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука.- 1976.-279 с.

6. Акопян Р.А. Механизация и автоматизация производственных процессов в защищенном грунте.- М.: Колос.-1969.-269 с.

7. Акопян Р.А. Оценка способов обеззараживания почвы в защищенном грунте. // Картофель и овощи.- 1974, № 4, С.27.30.

8. Акопян Р.А., Микаелян Э.Г. Влияние схемы включения электродов на обеззараживание почвы. // Мех. и электр. соц. сел. хоз-ва.-1975, № 4, с.14. .15.

9. Aldrich R.A. and W.H.Berning, «Air-Steam Treatment of Horticultural Soil Mixes in Greenhouse Benchea», Transactions of the ASAE, Vol.13, N 5 June 1969, pp.691. .694.

10. Аллахвердиева Г.М. Использование термопар для контроля температуры. .// Мех. и электр. сел. хоз-ва 2003, №11, с.26. .27.

11. Aldrich R.A. and L.P.Nichols, «Temperatures of Soil Mix tures During Steam Treatment» Pennsylvania Flower Grower, Bulletin 221, Auguat 1969, pp. 1. .8.

12. Aldrich RA., P.J.Wuest and JA.McCurdy, «Treating Mushroom Casing Soil with Aerated Steam», Agricultural Engineering Fact Sheaf EPP—12, Cooperative Extension Service. The Pennsylvania State University, University Park, Pa. 16802, pp.1.4.

13. Ангилеев О.Г. Комплексная утилизация побочной продукции растениеводства. М.: Росагропромиздат.-1990.-160с.

14. Антонов Ю.М. Системы комбинированной выработки электроэнергии и теплоты для автономных сельских потребителей.// Техника в сел. хоз-ве.- 2000, №5, с. 37.38.

15. Арсеньева МБ., Джолова Н.Г., Полякова Е.В. Вредители и болезни овощных культур в теплицах Иркутской области. // Труды ИСХИ.-1959, с.60. .66.

16. Арутюнов В.Г. Коэффициент теплопроводности парниковой почвы.// Мех. и электр. соц. сел. хоз-ва.- 1959, №5, с.46.

17. Бабак Н.М., Ершов B.J1. О действии электрической стерилизации на биологическую активность почвы и урожай томатов и огурцов в условиях теплиц. // Труды Молдавского НИИ орошаемого земледелия и овощеводства.- Кишинев.- 1971, т.З, с. 84.89.

18. Баев В.И., Савчук В.Н. Подвижные пластинчатые электроды для электроискровой обработки растений. // Электронная обработка материалов.-1988, №4, С.77.80.

19. Баев В. И. Электроимпульсная предуборочная обработка растений подсолнечника и табака: Автореф. дисс. докт. техн. наук.- МГАУ.- 2001.

20. Балахонов П.Н. Эффективность прогревания парниковой земли.//Труды Азово -Черноморской краевой опытной станции по овощ.-1937, вып.1, с.32. г.37.

21. Баутин В.М., Бердышев В.Е., Буклагин Д.С., Стружкин Н.И., Кухмазов К.З. Механизация и электрификация сельскохозяйственного производства. -М.: Колос.-2000.-536с.

22. Баранов А.А., Каламкалиев М.Х., Илюхин Г.П. Электротермическое обеззараживание почвы в теплицах. // Мех. и электр. соц. сел.хоз-ва, -1981, №6, с.42.

23. Бекузарова С.А. Способ биологического обеззараживания почвы галловой нематодой в защищенном грунте. Патент №2122754. -1999.24