автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Разработка способа применения электрооборудования и обоснование мощности электрокалориферов бункеров активного вентилирования при предпосевной обработке семян

На правах рукописи

Улиниова Кзлелла Михайловна

разработка способа шишшя ашпт00бср^02лшш п (шшзюваеие шцюси1 э1е!пттл10к:шр03 бункеров активного штикроалпна при ерещюсебшГ! обработке сешн

Специальность 05.20.02. - Электрификация сельскохозяйственного производства

ÂnTCÇpO§SP3!T

диссертацнг нз соискание ученой степени кантшлата технических наук

Зернограл 1938

Диссертация выполнена в Аэово-Черноыорской государственной агрокнженерной академии

Научный руководитель - кандидат технических наук,

доцент Васильев А.Н.

Эфкпиздыше оппоненты - гаслуженный деятель науки и

Ведущее предприятие - Всероссийский научно-исследовате-

Задита диссертации состоится 20 ноября 1998 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета К 120.13.01 в Аэово-Черноморской государственной агроинленерной академии по адресу: 34772С, г.Зерноград Ростовской обл., ул.Ленина,21

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке АЧГАА.

Автореферат разослан 20 октября 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук,

техники РФ, член кор. Академии аграрного образования, доктор технических наук, профессор Ерзшэнко Г.П.

кандидат технических наук, доцент Забродина О.Б.

льский и яроектно-технологический институт механизации и электрификации сельского хозяйства

доцент

ЭННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Акту ялт- яогть г?.чы. Основу всех otosглей сельского

хозяйства составляет зерновое производство. Урожайность верноЕых культур в большой степени зависит от посевных качеств семян: всхожести и энергии прорастания. Понижение всхожести приводит к падению урожайности. Однако не всегда eme качество семенного материала соответствует требованиям зернового производства. Обусловленный этим недобор урожая не компенсируется ни повышенной нормой высева, ни применением высоких доз удобрении. Поэтому существует проблема улучшения посеЕНЫХ качеств семян.

Одним ив основных условий достижения высоких посевных качеств семян является своевременная предпосевная обработка.

Для повышения посевных качеств семян на сегодняшний день могут быть применены различные методы физического воздействия.-обработка в электрическом и электромагнитном полях, лазерное облучение. инфракрзсяое и ультрафиолетовое иалучение, обработка гамма-лучами и другие. Однако использование этих методов обработки семян требует наличие специального, чаете дорогостоящего оборудования, обученного персонала. Некоторые ив указанных методов небезопасны для лизни человека.

Наиболее доступным и простым является метод воздушно-тепловой обработки семян, который моде? осушествляться с использованием стандартных установок активного вентилирования . Немаловажным достоинством данного метода является его безопасность для персонала, осуществляющего обработку семян.

Положительное влияние нагрева и воздушной обработки семян перед посевом известно издавна. Однако для эффективного применения воздушно-тепловой обработки необходимо установить, какие технологические режимы необходимо соблюдать и обеспечит ли электрооборудование установок активного вентилирования поддержание указанных режиноЕ.

Дель работы заключается в разработке способа применения электрооборудования и обосновании мощности злектрокалориферов бункеров активного вентилирования при предпосевной Еогдужно-тепловой обработке семян.

Объектом исследования является технологический процесс активного вентилирования.

Предмет исследования - технологические режимы работы установок активного вентилирования, обеспечивающие посредством изменения тепле-глагэобыена гернсгогослся улучшение лосеЕяых качеств семян.

.Методы исследований. Едя проверки основных теоретических положений и обоснования режимов воздушно-тепловой обработки- семян испод;згвакы теория тепле-влагообмена. теория планирования экспериментальных исследований, теория математического моделирования, элементы теории вероятностей и математической статистики, функш'ональнт-йигичесгсип анализ. Расчеты проводились с применением ПЗЗМ.

Научная новизна:

- разработана математическая модель процессов тепло-влагообмека в зерновом слое при активном вентилировании на установках с радиальным воэдухораспределением, позволяпщая учитывать изменение скорости воздуха при прохождении через зерновой слой. Разработана программа на языке Разка! для моделирования на ЭВМ;

- создана методика определения режимоЕ работы электрооборудования. обеспечивающих максимальное увеличение посевных качеств семян;

- установлена связь между технологическими режимами работы установок активного вентилирования при воздушно-тепловой обработке и посевными качествами семян;

- разработан способ применения электрооборудования бункеров активного вентилирования, обеспечивающий максимальное увеличение посевных качеств семян;

- определены диапазоны модности злектрокадорифера, обеспечивавшие температуру нагрева зерна, необходимую для максимального повышения посевных качеств семян при различных исходных температурах зерна и атмосферного воздуха.

Практическая ценность работы.

На основании теоретических и экспериментальных исследований были установлены технологические режимы работы бункеров активного вентилирования, обеспечивающие повышение посевных качеств семян (всхожести и энергии прорастания) на 5-152, что влечет-увеличение урожайности на 2-6 ц/га.

Разработанная математическая модель позволяет отслеживать изменение параметров воздуха ¡скорости, температуры, влажности) зри прохождении черев гернсьой слой параметров семян ''температуры. влажности) в процессе активного вентилирования. Модель позволяет контролировать высеуказанные параметры в разных точках герноЕого слоя в любой момент Бремени.

Полученные функциональные и графические Бависимсстн между всхожестью зерна, температурами воздуха, верна и мощностью электрокзлорк|>ера, позволяет определять мощность электрокалорифера, обеспечивающую максимальную всхожесть обработанных семян при любом сочетании исходных температур зерна и воздуха.

Показано, что мощности электрокалориферов действующих бункеров активного вентилирования типа К-878, ЕВ-25 при определенном сочетании температур зерна и атмосферного воздуха достаточны для получения максимального эффекта (повышения посевных качеств семян) от предпосевной Еоздушно-тепловой обработки.

На зашту выносятся следующие основные положения:

- математическая модель процессов тепло-вдагообмена в зерновом слое при активном вентилировании на установках с радиальным воздухораспределением, позволяющая учитывать изменение скорости воздуха при прохождении черев зерновой слой;

- методика определения режимов работы электрооборудования, обеспечивающих максимальное увеличение посевных качеств семян;

- способ применения электрооборудования бункеров активного вентилирования, позволяющий обеспечить максимальное увеличение посевных качеств семян;

- рекомендации по выбору мощности злектрокалориферов установок активного вентилирования для обеспечения максимального увеличения посевных качеств обрабатываемых семян.

В качестве рабочей гипотезы выдвинуто предположение о том, что максимальное увеличение посевных качеств семян при предпосевной обработке активным вентилированием может быть обеспечено соответствующими технологическими режимами работы электрооборудования установок активного вентилирования (вентилятора, электрокалорифера) .

Апробация работы. Основные положения работы доложены и одобрены на научно- технических конференциях АЧГАА (АЧИШХ) в 1995, 1996,1997,1988 г.г. (г. Зерноград), ВНИПТИМЭСХ в 1995, 1995 г.г.

г. Зерноград), ПГСХА в 1595,199? г.г. ¡'г. Ставрополь).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 3 печатные- рабсты.

Объем и структура работы. Диссертация состоит ив введения, нети глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Общий - 205 страниц, в том числе 51 рисунок, 28 таблиц, 5 приложений. Слиток литература включает 144 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

3d введении дана краткая характеристика работа: актуальность темы, лель и задачи исследования, научная новизна и практическая ценность работы, научная и рабочая гипотезы, апробация работы.

В первой главе приводите« обзор существущих физических методов предпосевной обработки семян, таких . как: обработка в электромагнитном поле звуковой частоты, обработка магнитным полем постоянного тока, обработка семян в электрическом поле промышленной частоты, обработка в электромагнитном поле высокой и сверхвысокой частот, обработка в поле коронного разряда, предпосевное гамма-облучение семян, лазерное облучение семян , обработка семян ультрафиолетовым излучением, воздушно-тепловая обработка семян , отраженных в работах таких авторов как Бородин й.Ф., Багов A.M., Ксенз H.B.} Тарушкин В.Н. и др.

Применение большинства из этих методов затруднено в связи с тем. что для их использования необходимо специальное, иногда сложное и дорогостоящее оборудование, специально обученный персонал.

В то же время в зерновых хозяйствах в весенний период для воздушно-тепловой обработки семян маяно использовать установки активного вентилирозания.

Воздушно-теплозой обогрев прост и безопасен для персонала, производящего обработку. Это делает его доступным для многих ■ зерновых хозяйств.

Положительное влияние нагрева и воздушной обработки семян перед посевом' известно давно и нашло отражение в работах таких • авторов как Азин Л.А., Пруцкова Ы.Г., Бляхерова P.M., Щ^алько B.C., Рыков В.Н., Черепанов С.С. и др. Однако, как показывает

анализ литературы, до сих пор четко не определены параметры воздуха, используемого для обработки, длительность обработки и многие другие Факторы. Поэтому существует проблема определения сея-зи между посевными качествами семян различными режимами их обработки на установках активного вентилирования.

В сеязи с этим в пергой главе также рассмотрены биологические аспекты изменения посевных качеств семян под влиянием различных воздействий.

Сделано предположение, что воздушно-тепловая обработка при подборе определенных технологических режимов работы электрооборудования установок активного вентилирования может обеспечить максимально? увеличение посевных качеств путем обеспечения адаптационных реакций семян.

Исходя из результатов анализа сформулированы следующие задачи исследования:

1. определить факторы, влияющие на изменение посевных качеств семян при предпосевной обработке активным вентилированием;

2. оценить степень влияния выявленных факторов на изменение посевных качеств семян;

3. определить диапазоны изменения факторов, обеспечивздлше максимальное увеличение посевных качеств;

4. разработать способ применения электрооборудования бункероЕ активного вентилирования, обеспечивавший максимальное увеличение посевных качеств семян;

5. определить технические характеристики электрооборудования бункеров активного вентилирования, обеспечивающие реализацию способа его применения;

5. провести экспериментальную проверку эффективности полученного способа применения электрооборудования бункеров активного вентилирования при предпосевной обработке семян;

?. оценить экономический эффект от работы электрооборудования установок активного вентилирования в режимах предпосевной обработки семян.

Во второй главе проведен функционально-физический и морфологический анализ факторов, влияющих на изменение посевных качеств семян а также разработана математическая модель тепло-вла-гообмена в плотном слое зерна при радиальном воздухораспределе-нии, характерном для бункеров актизяого вентилирования.

- в -

г результате анализа установлено, • что основными факторами, гагпглдими ст режимоЕ работы электрооборудования и влияющими на эфс-е.-ттивность гоздупгас-теплоЕой обработки являются цикличность обработки, температура и скорость воздуха, используемого для об-

г качестве исходной елзкности зерна принята кондиционная влзхнгстъ, поддерживаемая при хранении верна - 14%.

5 ходе воздушно-тепловой обработки активным вентилированием параметры всгдуха, используемого для обработки, и зернового слоя, подвергавшегося обработке, не остаются постоянными. Поэтому . чтобы определить оптимальный режим обработки, необходимо иметь четкое представление с том, в каком диапазоне изменяются исследуемые факторы на действующих установках при проведении стандартного технологического процесса активного вентилирования.

1ля того, чтобы проследить за изменением параметров воздуха и зернового слоя при активном вентилировании использовалась математическая модель процессов тепло-влагообмена, протекающих в плотном слое зерна при активном вентилировании.■

млн расчета был использован известный ступенчатый метод, в основе которого лежит упрощенный механизм тепломассообмена, описываемый системой уравнений:

dt

- 3500-Уе■

dTB dx

К а -Сэ Те'Се'Е

dBg dt

Гэ-Г' Те-Се-Е

dws dt

(l)

dy= dt

dIE dt dfc72 dt

io-r=

- 3600-VB-

dD dt

dTE dx

360C>-VE '

a-Sy

Te "Qb-E

dD

- - K-(W2 - Wp) ,

dx

(Te- 9b) ,

(2)

(3)

(4)

2 качестве начальных принимаются следующие условия: *г(0.х) = WD; D(t,0) = DD; 03(O,X) = 90; TB(t,0) » ТО; где TE - температура воздуха, °C; t - время, ч; VE- скорость зоздуха в зерновом слое, м/с; х - пространственная координа-

та (толщина зернового слоя) ,ы; г3 - объемная масса зерна. кг/'м3; те - удельный вес воздуха, кг/м3; СЭ) Св - теплоемкость соответственно зерна и воздуха. °С кДж/яг; Е - порочность зернового слоя; Ы3- влажность зерна, X; б3- температура зерна, °С; Б - влагосодерааште воздуха, г/кг; г - теплота парообразования. кДж/кг; « - коэффициент теплообмена, ккал/кг-ч-°С; - удельная поверхность семян, 1/и; К - коэффициент сушки, 1/ч; - разновесная влажность зерна, 7.. Такая модель обеспечивает расчет пзрамётров зоздуха и зерна при постоянной скорости воздуха. Для бункеров же активного вентилирования характерно радиальное распределение воздуха, при котором скорость воздуха изменяется при прохождении через .слой зерна по формуле:

а

уЕ= -:- ( (5)

2-5Гт-Ь

где Ц - количество воздуха, ы3/с;

Уд- скорость воздуха при пересечении поверхности уровня,

проходящей через дугу радуг/са г, м/с; г - радиус дуги, м;

I - длина поверхности в направлении, параллельном оси канала, м; Я - константа, равная 3,14.

С учетом формулы (5) разработана уточненная математическая модель, позволяющая учитывать изменение скорости воздуха при радиальном воздухораспределении. '

Проведен сравнительный анализ моделей тедло-влаггобмена с учетом и без учета изменения скорости зоздуха. Получено, что усовершенствованная математическая модель тедло-элагоебмена в плотном слое зерна, позволяющая учитывать изменение скорости зоздуха. дает минимальную погрешности при моделировании, равную 0,26-2,1%.

В результате моделирования показано, что при актинием вентилировании возможно достижение адаттационных реакции семян, необходимых для позншения их посевных кгчеств .

для получения необходимых реа-елм организма на внешнее воздействие необходимо волнообразно изменять значения этого воздействия. В качестве воздействия ^кла рассмотрена температура

нагрева зерна. Таким образом, для достижения условий повышения посевных качеств семян необходимо зерно нагреть, то есть повысить температуру семян. После повышения температуры зерна необходимо немного его охладить, а затем повторить нагрев, но температура нагрева должна быть выше, чем в первый раз. Для того, чтобы охладить зерно, достаточно при воздушно-тепловой обработке отключить калорифер.

Чтобы проследить, как изменяются параметры зернового слоя при обработке в режиме нагрев-охлаядение-нагрез-охлаждение было проведено математическое моделирование данного режима. Моделирование проводилось при следующих параметрах.

- исходная температура зерна и воздуха - 20°С;

- время обработки - 4 часа, из них первый и третий час -нагрев при температуре воздуха - 35°С, второй и четвертый час - активное вентилирование без нагрева воздуха.

На рис. 1. изображены результаты моделирования в трех контрольных точках.

Температура зерна в трех контрольных точках

21 26 14 22 го

1 - на расстоянии 0,23 м от входа воздуха;

2 - на расстоянии 0,47 м от входа зоздуха;

3 - на расстоянии 0,71 м от входа воздуха.

Рис. 1.

Результаты моделирования показали, что при активном вентилировании поочередно подогретым и яеподсгретьм воздухом достигается условие повышения посевных качеств семяк, выдвинутое в гипотезе, а именно обеспечиваются условия, вызывающие адаптационные реакции семян.

3 третьей глазе приводятся описание петел-,::-:;: "сведения экспериментальных исследований и полученные результат-.

Зелью экспериментальных исследований являлось определение оптимальных технологических рех:2,:св заботы электрооборудования бункеров активного зентилирсвания. спседелл^зил способ его прл-менения при предпосевной обработке семян. В связи с этим решались задачи:

- определение диапазонов изменения факторов, обеспечкзаюлпгх максжальнсе увеличение посевных ^.ачесгв семян:

- определение оптимального значения кислого иг факторов г ходе однофакторных экспериментов:

- получение функциональных зависимостей посевных качеств семян от технологических режимов работы электрооборудования бункеров активного вентилирования в хоге мнсгсфакторного эксперимента:

- разработка способа применения электрооборудования бункеров активного вентилирования, обеспечизатаззх макс;а<альное увеличение посевных качеств семян.

Исследования проводились для двух сортов озимой пшеницы: "Подарок Дону" и "Колос «сна" : лсхспнс;: урожайностью 65 ц/гг и -46 и/тз. соответственно.

5 качестве основных критериев оценки посевных качеств семян были приняты определяемые Государственным стандартом качества семян: всхожесть Í3) и энергия прорастания (ЭГ2>. Указанные посевные качества семян в ходе эксперимента определялись в соответствии с утвержденными ГОСТом метсд;::-:ами.

Для проведения эксперимента была изготовлена экспериментальная установка, в уменьшенном аиле предетавляюиая бункер активного вентилирования.

Исследовались следушяе факторы в указанных диапазонах:

- скорость воздуха, Vs 0,1; 0,3-, 0,5; 0.7 м/с)

- температура воздуха, Т2 : 20, 24, Z9, 35, 42. °G;

- время обработки, trg: 1. 2,5. 4 ч;

- время отлежки, Ь0тл- 1, £, 3 и т.д. сут.

В ходе целого ряда однафакторных экспериментов f-ыди определены следующие оптимальные значения исследуемых факторов;

= 0.3 м/с: Т3 = 29-30°С: = 4 ч: *огл = 2 сут.

При эте.м энергия прорастания для семян сорта "Повзрок Лону"

увеличилась на 9,75%, а всхожесть на 3,252, энергия прорастания семян сорта "Колос Дона" увеличилась на 10,52. а всхожесть - на 9,52.

В первых двух главах работы было показано, что реакции организма на раздражение будет устойчивой в случае, когда раздражитель волнообразно изменяется.

Поэтому следующим.этапом постановочных экспериментов было исследование цикяических режимов.

Кроме режима "нагрев"-"охлаждение" исследовались режимы с увлажнением воздуха. '

В предыдущих опытах влажность воздуха не рассматривалась как самостоятельный фактор, поскольку тесно взаимосвязана с температурой воздуха. Однако в реальных условиях, при проведении процесса активного вентилирования возможно увеличение влаяности атмосферного воздуха, что приведет к увлажнению зернового слоя. Поэтому, чтобы исследовать влияние влажности на эффективность обработки было решено провести ряд опытов с различными комбинациями увлажнения, нагрева и охлаждения.

Эксперименты с увлажнением не. дали положительных результатов. Это подтверждают известный факт, заключающийся в том, что комбинация температуры и влаги является в определенной степени опасной для семян. Как было показано во второй главе работы, повышенная температура с увлажнением приводит к нарушению процессов обмена .веществ в зерновке, что что приводит к старению семян, ухудшению их посевных качеств .

Наиболее эффективным оказался режим "нагрез"-"охлаждение" -"нагрев"-"схлаждение". На каждую операцию отводилось по 1 часу. При этом температура нагретого воздуха была равна 30°С, "холодного" - 22°С. Зерно при обработке прогревалось до температуры воздуха. Скорость воздуха во время обработки была равна 0.3 м/с, то есть оптимальному значению скорости, полученному на первом этапе эксперимента. Обработанные семена высаживались на первый, третий, шестой и девятый дни после обработки. Лучшее время от-лежки составило 2 суток.

Бее описанные экспериментальные исследования проводились б лабораторных условиях, то есть для определения эффективности воздушно-тепловой обработки исследовались лабораторная всхожесть и лабораторная энергия прорастания. Еля подтверждения результа-

тов, полученных в лабораторных условиях, были проведены полевые эксперименты.

Скорость воздуха при проведении сСработг-cf была равна 0,3-0,4 иУс. Толщина зернового слоя равнялась 0,45 и. Исследовались пять различных комбинаций циклического а нециклического регионов. При этом температура нагретого воздуха была равна 30°С, "холодного" - 22°С. Определялась полевая всхожесть сеыян и структурный анализ взрослых растений (до появлении колоса), включавдий в себя количество стеблей на одно растение, высоту растения, количество листьев. Всхожесть определяли через 10 дней после высева семян. Креме того определилась урожайность сеыян нз каждой делянке.

Наилучший результат показали растения,полученные от семян, обработанных з циклическом резные нагрез-ехззддгние-нагрев-ох-лаждение, что подтверждает результаты лабораторных исследований. При этем повышение урожайности семян сорта "Подарок Лену" составило 6,2 ц/га (или 8,9 %), сорта "Колос Ясна" - 5,25 ц/га (или 12.7 Z) по сравнению с контролем (необработанными семенами).

Для получения функциональных зависимостей посевных качеств семян от технологических режимов работы электрооборудования установок активного вентилирования был прсведез многофакторный эксперимент.

8 качестве режима выбран циклический режим сбрабстки; наг-рев-охладдение-нагрев-охлажцение, показавший э постановочных экспериментах наилучшие результаты.

Мзогофакторный эксперимент проводился длн ярового ячменя сорта "Виконт". Постановочный эксперимент доказал, что качественное влияние воздушно-тепловой обработки сохраняется для различных сортов пшеницы. Вероятно, такая закономерность справедлива не только для различных сортов, но и для различных зидов зерновых культур. Поэтому решено 5ылс проверить, епдазеддизы ли результаты. полученные для пшеницы, для друг г £ культуры - ячменя.

Эксперимент проводился для трех независимых дактсрсз:

X: - изменение температуры зерна. Ль?.

Л2 - скорость воздуха, v3, м.-т:

Хз - время обработки, tc6, ч.

Под временем обработки ' понимается згэмя гдне;: из частей цикла, то есть время одного натре;а или едээго ОлдаждтУ./я.

Факторы изменялись в следующих диапазонах: Ximn = 25%, XIртах = - затем 25%: Х2т1Г. = 0.2 и-с, XZîrax = 0.7 м/с с шагом 0,25 м/с: X3¡nín = 0,5 ч, ХЗщах = 1,5 ч с шагом 0.5 ч. Из предварительных опытов известно, что оптимальные условия проведения процесса находятся внутри изучаемой области изменения параметров. В связи с этим для получения уравнений регрессии использовался центральный ортогональный план Бокса-Бенкина второго порядка .

В качестве критерия оптимизации 'функции отклика) были приняты Y-увеличение энергии прорастания обработанных семян, Z-узе-личение всхожести.

В результате эксперимента были получены следующие уравнения: Y = -27,5736 + 0,593-Xi + 52,255-Х2 + 2Û.735-X3 + 0,0864-XI-Х2 + + 0,0392-XI-ХЗ - 4,08-Х2-ХЗ - 0,0077-(XI)2 - 59,44-(Х2)2 -

- 9,8-(ХЗ.)2; (6)

Z = -23,9048 + 0.5981-XI + 50.488-Ж т 19,405-ХЗ + 0,082-Х1-Х2 + + 0,035-Х1 -ХЗ,- 3,9-Х2 -ХЗ - 0,СЮ67-(Х1)2 - 55, 32 ■ ÍX2.)2 -

- 9,04-иХЗ-!-. (7) Зля определения координаты оптимума уравнения были приведены к стандартной канонической форме. В результате расчетов получены следующие координаты центра поверхности (координаты максимума) :

- мзиеяеяне температура зераа , ¿Q3 » 50.15. .50, 172;

- скорость воздуха, VB= 0,445..0,447 м/с;

- вреня полуперкода обработки, toe = 1,06..1,07 ч.

При этом увеличение энергии прорастания (&Ш) в центре поверхности составляет 14t8Z. увеличение всхожести (ДВ) = Í2,8ZZ.

2 псмсяею лв'/месных сечений псоведен анализ поверхностей отклика.

Как показывает анализ двумерных сечений поверхностей Ï и Z. описанных уравнениями (6), (7Í, при удалении от центральной течки значения АЭП и &3 начинает уменьшаться. Однако на всех исследуемых диапзёсках закгерев XI, XZ. ХЗ, то есть при АВ3»20. .80 V8 = 0,2. .0,7 м/с, toe = 0,5. .4,5 ч, при этом ДЭП и ЛВ превышаю? 5-8 Z.

леденил технологических режимов работы электрооборудования, обеспечивающих магссимальнсе увеличение посевных качеств обрабатываемых семян, заключавшаяся з следующем:

1. Определяются факторы, связанные с работой электрооборудования, используемого для обработки семян, оказывающие влияние на изменение их посевных качеств.

2. Определяется нижний порог чувствительности по косвенной реакции семян (изменение всхожести, энергии прорастания) к внешним воздействиям.

3. Определяется частота (период) колебаний внешнего воздействия, равная или кратная частоте внутренних колебаний семян.

4. Определяются технологические режимы работы электрооборудования, обеспечивающие изменение внешних воздействий с требуемой частотой.

В четвертой главе определяется способ применения электрооборудования реальных бункеров активного вентилирования при предпосевной воздушно-тепловой обработке семян и приводятся результаты производственной проверки.

Определенные ранее технологические режимы воздушно-тепловой обработки могут быть обеспечены специальными режимами работы электрооборудования бункеров активного зентилирсвания - вентилятора л электрокалорифера. Ранее было определено, что продувание зернового слоя воздухом со скоростью 0,2...О,? м/с обеспечивает улучшение посевных качеств семян. Поэтому в реальных установках ■активного вентилирования (в бункерах с радиальным всздухсраслре-делением), где скорость воздуха при прохождении через зерновой слой изменяется именно в таких пределах, нет необходимости изменять (регулировать) производительность вентилятора, Сложнее с другими параметрами (температура кагрега, период обработки). Все дело в том, что экспериментальное определение оптимальной величины указанных параметров проводилось на сравнительно тонком слое, по толщине которого практически отсутствовал перепад температур.

Б реальных установках активного зенгшпфовакия, з которых толщина зернового слоя более одного метра, имеется существенный перепад температур (Д83). Следовательно, эдектрокалсрифер будет обеспечивать оптимальную тэмпеснтуру зсгдуха на вход? з эесноЕсй слой, выходные слои зерна могут не попадать -в зеку ггтамальней обработки. Поэтому необходимо уточнить режимы работы электрокалорифера (температуру на входе, частоту включений), обеспечиваю-

щие оптимальную обработку семян по всему слою.

Распределение температуры внутри зернового слоя, влияние частоты колебаний температуры входящего воздуха на это распределение оценивалось- с помощью амплитудно-частотных и фазе-частотных характеристик зернового слоя (АЧХ, ФЧХ).

С поыевдью ФЧХ определено, что общее время обработки составляет 5,2 часа. Электрокалорифер включается/выключается с периодом 1,3 часа.

Из анализа АЧХ установлено, что оптимальная температура воздуха на выходе из электрокалорифера дешша быть равна

Тв = 1>8'6з.исх» где 0Э.исх - исходная температура зерна. Разработанный способ применения электрооборудования бункеров активного вентилирования при предпосевной обработке сешн заключается в следующем:

- ьгглпиаггор работает келрерйзгю в течентг 5,2 ч.;

- аваетрояаитри^ер ггшзчзгзся/шаишчзехся с перзодаи 1,3 ч.;

- ахгятрокааоргфер подогревает воздух до температура, равной 1,8-8з,исх-

Обоснование мощности электрокалориферов при предпосевной воадушно-тепловой обработке семян проведено для бункеров активного вентилирования типа К-878, ЕВ-25.

Получена функциональная зависимость, позволявшая определять мощность электрокалорифера, необходимую для максимального повышения посевных качеств обрабатываемых семян при любом сочетании исходных температур зерна и воздуха:

Р = к-(1,8-6э.исх ' ~ех).-

где к - конструктивный коэффициент, равный с-т-Ц , с - '/дельная теплоемкость воздуха, Вт-ч/£кг-°С); т - плотность атмосферного воздуха, кт/м°: .£} - производительность вентилятора, м3/ч; Твх ~ температура воздуха на входе в калорифер, °С. Также получена аналогичная зависимость, позволяющая определять мощность электрокалорифера, необходимую для лсЕшгения посевных качеств обрабатываемых семян при любом сочетании исходных температур зерна и воздуха не менее чем на 6% :

Р = к•(1,48-ва.исх " ТЕх) ■

графики указанных зависимостей приведены на рис. 2.. 3.

Мощность электрокалорифера, необходимая для максимального увеличения всхсжести

Мсаность электрэкзлорифера. необходимая для увеличения всхс-яести семян не менее 5%

Р,*Вт

взисх'С

Л //

9зиа,'С

Рис. 2.

Рис. 3.

Для того, чтобы определить на сколько увеличится всхожесть семян, обработанных в бункерах К-878 и ЕВ-25 при любых сочетаниях исходных тештератур воздуха и зерна иди подобрать наилучшее время обработки семян, приводятся графики зависимостей среднего по бункеру увеличения всхожести от исходных температур зерна и воздуха (рис. 4., 5).

Среднее увеличение всхожести зерна для бункера типа К-878

А&Ср,%

3

6 3 о

V V ч Ни -т

1 \ \ \

\

1 1

1 \т. М №

\ 1 \

6

ю

Среднее увеличение всхагестн зерна для бункера типа ЕВ-25

' А'Ьср,%

Рис. 4.

Ю

Рис. 5.

„ и ввш;с

Для проверки полученных режимов работы электрооборудования ; реальных условиях, был проведен эксперимент по обработке семян :- бункере 1л." гбрабгткк использовались семена ячменя

гсрта "Зиконт" с исходной температурой 15-С. Обработка производилась в режиме "нагрев"-"охлаждение"-"нагрев"-"охлаждение".

Длительность полупериода обработки (то есть одного нагрева пли одного охлаждения} была равна 1.3 ч. С помощью электрокало-рпрера воздух нагревался до температурь 1,8-вг..иг>:» тс есгь до 2^-'". первые 1,3 ч семена подвергались обработке подогретым воздухом. Затем калорифер отключался и следующие 1.3 ч обработка производилась веподогрегым атмосферным воздухом (температура ьсздуха была 1Е°С). Через 1,3 ч вновь подключался электрокалори-фэр и обработка проводилась подогретым до 27°С воздухом. Через 1,3 ч калорифер вновь отключался и следующие 1,3 ч семена обрабатывались атмосферным воздухом. Таким образом общее время обработки составило 5,2 часа.

сшектродЕКгатель вентилятора работал непрерывно не изменяя производительности в течение всего времени обработки. Скорость воздуха на входе в зерновой слой составляла 0,7 м/с.

Обработанные семена ячменя сорта "Виконт" были посеяны через 2 суток после обработки в поле фермерского хозяйства АЧГАА площадью 3,5 га и в поле СШХ РФ РИАМА площадью 2 га. Для сравнения были высажены на таких же площадях необработанные семена .

Контрольные обмолоты до основной уборки урожая в фермерском хозяйстве АЧГАА дали следующие результаты:

- урожайность в варианте опыта составила 36 ц/га;

- урожайность на контроле (без обработки) - 30,6 ц/га.

Таким образом урожайность обработанных семян на 5,4 ц/га

выше чем контрольных, что составляет 17,6% по отношению к контролю.

Контрольные обмолоты до основной уборки урожая в ОПХ РФ РйАМА дали следующие результаты:

- урожайность в варианте опыта составила 24,5 ц/га:

- урожайность на контроле (без обработки) - 22,1 ц/г а.

Прибавка урожайности обработанных семян составила 2.4 л/га

по сравнению с контролем, что составило 10,8%.

В пятой главе произведена оценка экономической эффективности проведения воздушно-тепловой обработки семян.

Экспериментальные исследования доказали, что воздушно-тепловая обработка семян ппгеяша» ячменя способствует увеличению урожайности на £-6 ц/га. Расчет проводился для минимального значения увеличения урожайности - 2 а/га.

Годовой экономический эффект для одного бункера К-878 вместимостью 32.5 т зерна составляет 5037.22 руб. • ¿в иенах весны -лета 1995 г.)

ОБЩИЕ ЗКБСШЫ

1. На основании функционально-физического анализа установлено, что основными факторами, связанными с работой электрооборудования установок активного вентилирования, елияшимк на изме-

. ненке посевных качеств семян при воздушно-тепловой обработке являются: температура и скорость воздуха, используемого при обработке и длительность обработки.

2. Разработана математическая модель процессов тепло-Елаго-обмена в плотном слое зерна для установок активного вентилирования с радиальным воздухсраспределениеы, позволяющая отслеживать значения температур и влзжностей зерна и гоздухз а так же скорости воздуха в любой точке зернового слоя в течение всего времени обработки.

3. Экспериментально подтверждено, что непрерывная работа вентилятора при периодическом включении/выключении электрокалорн-фера (вентилирование поочередно подогретым и неподогретыы воздухом) позволяет вызывать адаптационные реакции семян, ведущие к повышения их посевных качеств.

4. Экспериментально определены технологические требования к процессу предпосевной обработки с&мян активным вентилированием (скорость воздуха, увеличение температуры зерна, время полупериода обработки, время отлежки). позволяющие обеспечить максимальное увеличение посевных качеств семян :

- скорость Еоздуха Ув=0,45 и/с;

- увеличение температуры зерна Д83=50,15..50,17%;

- Еремя полупериода обработки 1Об=1.06..1,07 ч.;

- время отлежки 1.. 3 суток.

5. Разработан способ применения электрооборудования бункеров активного вентилирования при предпосевной обработке семян, позволявший максимально увеличивать их посевные качества.

5. Подучены функциональные к графические зависимости между всхожестью зерна, температурами воздуха, зерна и мощностью глектрг-кадориоера. досз:ляющие определять мощность электрс-кало-рифера. обеспечивэащую максимальную всхожесть обработанных семян при любом сочетании исходных температур зерна к воздуха.

Сравнительный анализ величин рекомендуемых и имеющихся мощностей злектро.-злорифероЕ установок активного вентилирования позволил установить, чтт мощности злектрокалориферов действующих буккеров активного вентилирования типа К-878, ЕВ-25 при определенном сочетании температур зерна к атмосферного воздуха достаточно для получения максимального эффекта от предпосевной еоз-душнс-тепловой обработки.

Б. Проведена производственная проверка, подтверждающая эффективность предлагаемых режимов работы электрооборудования установок активного вентилирования. Увеличение урожайности семян ячменя сорта "Виконт", обработанных в бункере К-878 с базовым электрокалориферок составило 10.ВХ (2,4 ц/га) на поле CQ3X РФ РИ-АМА и 17,6% (5,4 ц/ra) Еа поле фермерского хозяйства АЧГАА.

9. Предполагаемый годовой экономический эффект, рассчитанный на 1 бункер активного вентилирования типа К-878 вместимостью 32,5 т., составил 5087,2 рублей.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Использование воздушно-тепловой обработки для улучшения посевных качеств семян /Андреева H.W., Васильев А.Н.; Авово-Чер-ном. ие-т механиз. с.х.- Зерноград, 1995.-13 е.- Еиблиогр. 5 назв.- Рус-.- Лег.. 27.1С.25. К2877-В95.

2. Морфологический анализ факторов воздушно-тепловой обработки, влияющих Еа посевные качества семян / Андреева Н.М.Васильев А.Н.: Ааово-Черном. ин-т механиз. с.х.- Зерноград, 1995. - 8 е.- Виблиогр. 5 назв.- Рус.- Цел. D1.02.96. N357-B95.

3. Экспериментальное исследование влияния режимов воздушно-тепловой обработки семян активным вентилированием на посевные качества семян / Удиниоза Н.М., Васильев А.Н.. Ерешко А. С, Яковлева A.M.; Авово-Черном. госуд. агроиженер. академия,-Зерноград, 1998.-1С е.- Библиогр. 4. назЕ.- Рус,- Деп. 10.07.98. N2201-B98.



-- .р .ж

ИГ I

> '

¿г /

АЗОВО - ЧЕРНОМОРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АГРОИНЖЕНЕРНАЯ

АКАДЕМИЯ

На правах рукописи

м

Ч)

\(У У

Удинцова Надежда Михайловна

РАЗРАБОТКА СПОСОБА ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ И ОБОСНОВАНИЕ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОКАЛОРИФЕРОВ БУНКЕРОВ АКТИВНОГО ВЕНТИЛИРОВАНИЯ ПРИ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКЕ СЕМЯН

Специальность 05.20.US. - Электрификация сельскохозяйственного производства

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель -кандидат технических наук, доцент Васильев А.Н.

Зерноград 1998

й -

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ, .......................... 5

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ ..... 11

1.1. Проблема повышения посевных качеств семян ..... 11

1.2. Электротехнические способы и устройства, обеспечивающие повышение посевных качеств семян .... 12

1.2.1. Обработка семян в электромагнитном поле звуковой частоты..............12

1.2.2. Обработка семян магнитным полем постоянного тока (МППТ) . ......... .... 14

1.2.3. Обработка семян в электрическом поле промышленной частоты ........ .... 16

1.2.4. Обработка семян в электромагнитном поле высокой (ВЧ) и сверхвысокой (СВЧ)

частоты.............................17

Обработка семян в поле коронного разряда . .19

1. 2. СП

1. о ^. 6.

1. о 7.

1. р со

■излучением...................^

ос

1.2.9. Воздушно-тепловая обработка семян, ..... ¿о

1.3. Биологические аспекты изменения посевных качеств семян под влиянием различных воздействий. ..... 33

1.4. Научная гипотеза, цель и задачи исследования. , . .43 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ К ОБОСНОВАНИЮ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

ТРЕБОВАНИЙ К ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКЕ СЕМЯН

АКТИВНЫМ ВЕНТИЛИРОВАНИЕМ .... ..... ....... 45

ООО

■ Л-1 • 1

1. Функционально-физический и морфологический анализ факторов, влияющих на изменение посевных качеств семян. .............. 45

9 ? Математическое моделирование процессов тепло-

влагообмена в бункерах активного вентилирования . .. 54 2.2.1. Алгоритм расчета параметров воздуха и зерна при активном вентилировании без

учета изменения скорости воздуха ...... 57

Математическая модель процессов тепло-влагообмена в бункерах активного вентилирования с учетом изменения

скорости воздуха ...... ........ 58

Сравнительный анализ моделей с учетом и без учета изменения скорости воздуха . . „ 64 - 2.2.4. Проверка адекватности математической модели. 69 2.2.5. Исследование параметров воздуха и зерна в процессе активного вентилирования с

помощью математической модели........71

2.3. Выводы...................... . 80

3. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА И РЕЗУЛЬТАТЫ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ............. 81

3.1. Постановочный эксперимент ............. 81

3.1.1. Выделение факторов и диапазоны их

варьирования ................ 81

. 84

ООО

О а

3.1.2. Установка и для проведения эксперимента

3.1.3. Методика проведения эксперимента . . .

3.1.4. Результаты постановочного эксперимента 2. Многофакторный эксперимент. .........

94

95 108

3.3. Методика определения режимов работы электрооборудованияобеспечивающих максимальное увеличение посевных качеств семян ........ .133

3.4. Выводы. ............. ......... 134

4. СПОСОБ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ И ОБОСНОВАНИЕ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОКАЛОРИФЕРОВ БУНКЕРОВ АКТИВНОГО ВЕНТИЛИРОВАНИЯ ПРИ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКЕ СЕМЯН. .... 136

4.1. Зерновой слой как объект исследования по изменению температуры.............. . 136

4.2. Способ применения электрооборудования бункеров активного вентилирования при предпосевной

обработке семян......................146

4.2.1. Обоснование времени работы электрокалориферов бункеров активного вентилирования при предпосевной обработке семян ....... .146

4.2.2. Уточнение температуры нагрева воздуха. . . . 146

4.3. Обоснование мощности электрокалориферов бункеров активного вентилирования при предпосевной

обработке семян..................15:1

4.4. Производственная проверка способа применения электрооборудования бункеров активного вентилирования при предпосевной обработке семян . . 166

4.5. Выводы.......................169

5. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ........... 171

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ................................177

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ............ ......... 179

ПРИЛОЖЕНИЯ.........................194

1 I

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Основу развития всех отраслей сельского хозяйства составляет зерновое производство. Урожайность в большой степени зависит от посевных качеств зерна, таких как всхожесть и энергия прорастания. Понижение всхожести на 15-20% приводит к падению урожайности на 3-5 ц/га. Однако не всегда еще качество семенного материала соответствует требованиям зернового производства. Обусловленный этим недобор урожая не компенсируется ни повышенной нормой высева, ни применением высоких доз удобрений. Поэтому существует проблема улучшения посевных качеств семян.

Для повышения посевных качеств семян на сегодняшний день применяются различные методы физического воздействия: обработка в электрическом и электромагнитном полях, лазерное облучение, инфракрасное и ультрафиолетовое излучение, обработка гамма-лучами и другие.

Однако использование этих методов обработки семян требует наличия специального оборудования, обученного персонала. Некоторые из методов небезопасны для жизни человека.

Наиболее доступным и простым является метод воздушно-тепловой обработки семян, который может осуществляться с использованием стандартных установок активного вентилирования.

Немаловажным достоинством данного метода является его безопасность для персонала, осуществляющего обработку семян.

Положительное влияние нагрева и воздушной обработки семян известно издавна /1,3,4,5,8,31,46,114,115,122/. Однако для эффективного применения воздушно-тепловой обработки необходимо

- б -

установить, какие технологические режимы необходимо соблюдать, и обеспечит ли электрооборудование установок активного вентилирования поддержание указанных режимов.

Цель работы заключается в разработке способа применения электрооборудования и обосновании мощности электрокалориферов бункеров активного вентилирования при предпосевной воздушно-тепловой обработке семян.

Для достижения цели исследований решаются следующие

основные задачи:

1. Проведен анализ состояния вопроса;

2. Определены факторы., влияющие на изменение посевных качеств семян при предпосевной обработке активным вентилированием и диапазоны их варьирования;

3. Теоретически исследованы биологические аспекты изменения посевных качеств семян под влиянием различных воздействий;

4. Построена математическая модель процессов тепло-влаго-обмена.в зерновом слое при активном вентилировании на установках с радиальным воздухораспределением, позволяющая учитывать изменение скорости воздуха при прохождении через зерновой слой;

5. Определены диапазоны изменения факторов, обеспечивающие максимальное увеличение посевных качеств семян при воздушно-тепловой обработке;

6. Разработан способ применения электрооборудования бункеров активного вентилирования, обеспечивающий максимально е увеличение посевных качеств семян;

7. Определены технические характеристики электрооборудо-

_ — <

вания бункеров активного вентилирования, обеспечивающие реализацию способа его применения;

8. Проведена производственная проверка эффективности полученного способа применения' электрооборудования действующих бункеров активного вентилирования при предпосевной обработке семян;

9. Показана экономическая эффективность воздушно-тепловой обработки семян в установленных режимах.

Объектом исследования является технологический процесс активного вентилирования.

Предмет исследования - технологические режимы работы установок активного вентилирования, обеспечивающие посредством изменения тепло-влагообмена зернового слоя улучшение посевных качеств семян.

Методы исследований. Для проверки основных теоретических положений и обоснования режимов воздушно-тепловой обработки семян использованы теория тепло-влагообмена, теория планирования экспериментальных исследований, теория математического моделирования, элементы теории вероятностей и математической статистики, функционально-физический анализ. Расчеты проводились с применением ПЭВМ.

Научная новизна: - разработана математическая модель процессов тепло-влагообмена в зерновом слое при активном вентилировании на установках с радиальным воздухораспределением, позволяющая учитывать изменение скорости воздуха при прохождении через зерновой слой. Разработана программа на языке Разка1 для моделирования на ЭВМ;

- создана методика определения режимов работы электрооборудования, обеспечивающих максимальное увеличение посевных качеств семян

- установлена связь между технологическими режимами работы установок активного вентилирования при воздушно-тепловой обработке и посевными качествами семян;

- разработан способ применения электрооборудования бункеров активного вентилирования, обеспечивающий максимальное увеличение посевных качеств семян;

- определены диапазоны мощности электрокалорифера, обеспечивающие температуру нагрева зерна, необходимую для максимального повышения посевных качеств семян при различных исходных температурах зерна и атмосферного воздуха.

Практическая ценность работы.

На основании теоретических и экспериментальных исследований были установлены технологические режимы работы бункеров активного вентилирования, обеспечивающие повышение посевных качеств семян (всхожести и энергии прорастания) на 5-15%, что влечет увеличение урожайности на 2-6 ц/га.

Разработанная математическая модель позволяет отслеживать изменение параметров воздуха (скорости, температуры, влажности) при прохождении через зерновой .слой и параметров семян (температуры, влажности) в процессе активного вентилирования. Модель позволяет контролировать вышеуказанные параметры в разных точках зернового слоя в любой момент времени.

Полученные функциональные и графические зависимости между всхожестью зерна, температурами воздуха, зерна и мощностью электрокалорифера, позволяют определять мощность электрокало-

рифера, обеспечивающую максимальную всхожесть обработанных семян при любом сочетании исходных температур зерна и воздуха.

Показано, что мощности электрокалориферов действующих бункеров активного вентилирования типа К-878, ЕВ-25 при определенном сочетании температур зерна и атмосферного воздуха достаточны для получения максимального эффекта (повышения посевных качеств семян) от предпосевной воздушно-тепловой обработки.

Основные защищаемые положения:

- математическая модель процессов тепло-влагообмена в зерновом слое при активном вентилировании на установках с радиальным воздухораспределением, позволяющая учитывать изменение скорости воздуха при прохождении через зерновой слой;

- методика определения режимов работы электрооборудования, обеспечивающих максимальное увеличение посевных качеств семян;

- способ применения электрооборудования бункеров активного вентилирования, позволяющий обеспечить максимальное увеличение посевных качеств семян;

- рекомендации по выбору мощности электрокалориферов бункеров активного вентилирования, необходимой для обеспечения максимального увеличения посевных качеств обрабатываемых семян.

Научная гипотеза. В качестве научной гипотезы выдвинуто предположение о том, что максимальное увеличение посевных качеств семян при предпосевной обработке активным вентилированием может быть получено путем обеспечения адаптационных реакций семян с помощью подбора технологических параметров процесса

активного вентилирования.

Рабочая гипотеза. Максимальное увеличение посевных качеств семян при предпосевной обработке активным вентилированием может быть обеспечено соответствующими технологическими режимами работы электрооборудования установок активного вентилирования (вентилятора, электрокалорифера).

Апробация работы. Основные положения работы доложены и одобрены на научно-технических конференциях АЧГАА (АЧЙМСХ) в 1995, 1996, 1997, 1998 г.г. (г. Зерноград), ВНЖ1ТММЗСХ в 1995, 1996 г.г. (г. Зерноград), СГСХА в 1996, 1997 г.г, (г. Ставрополь) .

Публикации. По результатам исследований опубликовано 3 печатные работы.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Проблема повышения посевных качеств семян

Основу развития всех отраслей сельского хозяйства составляет зерновое производство. Увеличение производства зерна -важнейшая проблема сельского хозяйства. Основное решение зерновой проблемы состоит в повышении урожайности зерновых культур. Урожайность в большой степени зависит от посевных качеств семян, таких как всхожесть и энергия прорастания.

Под всхожестью семян понимают количество нормально проросших семян в пробе, взятой для анализа, выраженное в процентах. Под энергией прорастания понимают процент нормально проросших за определенное время семян. Энергия прорастания характеризует дружность прорастания. Условия и сроки проращивания семян при определении их посевных качеств установлены ГОСТ 12038-66 /109/. Понижение всхожести на 15-20% приводит к падению урожайности на 3-5 ц/га.

Часто при хранении семена понижают свои качества. Поэтому значительное количество семенного материала высевается с низкими посевными кондициями. Использование такого материала ведет к перерасходу тысяч тонн семян. Недобор урожая, обусловленный низкими посевными качествами семян не компенсируется ни повышенной нормой высева, ни применением высоких доз удобрений. Таким образом, улучшение посевных качеств семян представляет огромный резерв повышения урожайности и является одним из важнейших мероприятий в производстве зерна.

Одним из основных условий достижения высоких посевных качеств семян является своевременная предпосевная обработка.

1.2. Электротехнические способы и устройства, обеспечивающие повышение посевных качеств семян

В настоящее время большое внимание уделяется методам предпосевной обработки семян, в которых используются различные свойства электрической энергии. Эти методы в значительной мере дополняют традиционные приемы и легко вписываются в технологию предпосевной обработки семян, оказывая существенное влияние на формирование более мощных растений в ранний период их роста и развития. Проведенные исследования /1,3-5,8,10-12,14,17-20,36, 40,46,50- 52,56,57,62,63,69,76,78,89., 92,118,119,122/ показывают, что физические методы воздействия на посевной материал могут повысить посевные качества семян и активизировать физиологические и биохимические процессы, происходящие в растениях.

Можно выделить следующие основные способы предпосевной обработки семян.

1.2.1. Обработка семян в электромагнитном поле звуковой частоты (ЭМ11)

Для обработки семян в электромагнитном поле звуковой частоты в лабораторных условиях необходимо устройство, схема которого изображена на рис.1.1. и состоит из звукового генератора, усилителя мощности и колебательного контура /51/.

Для обработки семян для полевых опытов авторы /51/ разработали и изготовили установку, состоящую из обрабатывающего органа, накопительного бункера, загрузочного и выгрузочного транспортера (рис,1.2.).

Схема установки для обработки семян в электромагнитном

поле звуковой частоты

Г-генератор звуковой;УМ-усилитель мощности; ЬС-колебательный контур. Рис. 1.1.

В результате обработки семян риса в электромагнитном поле звуковой частоты получены следующие результаты (табл.1.1):

Таблица 1.1

Энергия прорастания семян риса при воздействии

на них ЭМП /51/

Выдержка при обработке (относит, ед.) Энергия прорастания при отлежке (относит, ед.)

1 5 10

1 94 93 92

3 93 92 93

10 96 94 96,5

Лучшие показатели энергии прорастания дает обработка семян при выдержке 10 единиц и отлежке 10 единиц.

Схема технологической установки для предпосевной обработки семян в ЭМП

1 - бункер накопительный; 2 - обрабатывающий орган; 3 - транспортер загрузки; 4 - транспортер выгрузки.

Рис. 1.2.

1.2.2. Обработка семян магнитным полем постоянного тока (МППТ)

Для обработки зерна предлагается устройство, изображенное на рис. 1.3. /51,52/.

Кольцевой электромагнит 3 установлен на немагнитном шне-ковом транспортере 6, который создает хаотическое движение семян в магнитном поле. Источником питания установок для магнит-

ной обработки семян может служить двухполупериодный выпрямитель.

Устройство для магнитной обработки семян

1-бункер необработанного зерна;, 2-трубопровод;, 3-электромагнит;, 4-электропривод; 5 - бункер обработанного зерна; 6 - шнек.

Рис. 1.3.

Для контроля напряженности магнитного поля и его регулирования в схеме предусматривается амперметр и автотрансформатор (рис. 1.4,).

Наилучшим режимом обработки семян ярового ячменя оказались варианты с экспозициями 4 и 18 сек. при индукции поля 30 мТл и обработки семян за сутки до закладки опыта. При этом урожайность увеличилась на 7 ц/га /18/.

Электрическая принципиальная схема устройства для магнитной обработки семян

М - электродвигатель;, Т - автотрансформатор;, Ь - электромагнит; У - выпрямитель; Б - выклю