автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Технология высокочастотной адсорбционно-контактной сушки при подготовке семян пшеницы к посеву

На правах рукописи

ШАХМАТОВ Сергей Николаевич

ТЕХНОЛОГИЯ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ АДСОРБЦИОННО-КОНТАКТНОЙ СУШКИ ПРИ ПОДГОТОВКЕ СЕМЯН ПШЕНИЦЫ К ПОСЕВУ

Специальность: 05.20.02 - Электрификация сельскохозяйственного производства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Барнаул 2000

Работа выполнена на кафедре « Системоэнергетики» в Красноярском государственном аграрном университете

Научный руководитель: кандидат технических

Защита состоится 23 июня 2000 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 064.29.03 в Алтайском государственном техническом университете им. И.И. Ползунова.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алтайского государственного технического университета.

Ваши отзывы и замечания по автореферату (в двух экземплярах), заверенные печатью, просим направлять по адресу:

656099, г. Барнаул, пр. Ленина, 46, АлтГТУ. Автореферат разослан "22 "мая2000г.

Ученый секретарь совета, кандидат технических наук,

Официальные оппоненты:

Ведущее предприятие

наук, академик Академии технологических наук Р Ф Н.В. Цугленок. профессор, доктор

технических наук, Худоногов A.M. Кандидат технических наук,

доцент Ю. А .Меновщиков Красноярский научно-исследовательский институт сельского хозяйства (г. Красноярск)

профессор

А.Г.Порошенко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Важное место в системе технологических мероприятий, направленных на получение высоких и экологически чистых. урожаев зерновых культур, принадлежит послеуборочной и предпосевной обработке семян.

В свою очередь в системе технологических операции по послеуборочной обработке зерна важное место принадлежит сушке. Она позволяет не только обеспечить сохранность собранного урожая и предотвратить его потери, но и в ряде случаев повысить качество зернового материала. В целом по стране сушке необходимо подвергать 40-45% собранного зерна. Для проведения своевременной и качественной сушки свежеубранного зерна сельскохозяйственные предприятия должны быть оснащены высокопроизводительными, надежно работающими сушильными комплексами и установками, обеспечивающими минимальные затраты энергии на реализацию технологического процесса сушки.

В процессе сушки зерна протекающей при Т=40-70°С, энергозатраты составляют 5,2-7,3 Дж * 108 на 1 тонну высушенных семян. Среднегодовое расходование условного жидкого топлива по России и странам СНГ на обработку зерна примерно составляет 1,0-1,2 млн. тонн, электрической энергии - около 5,5 млрд. кВт*ч. Из этого количества энергозатрат много расходуется не рационально, в связи с тем, что в целом по стране и СНГ высевают только 40-45% семян 1 класса всхожести 90-95%, даже при этом по крайней мере 10% высеянных семян исключается из процесса формирования урожая.

Потери семян увеличиваются также из-за использования на посеве некондиционных по всхожести семян и широко практикуемого в хозяйствах завышения нормы высева. По этим причинам ежегодно теряется не менее 2 млн. тонн не всхожих, но полноценных по пищевым или кормовым качествам семян.

По этому разработка энергосберегающих технологий и технических средств для предпосевной и послеуборочной обработок с получением экологически чистой продукции является актуальной.

Следует отметить, . что в концепции развития механизации, электрификации и автоматизации сельскохозяйственного производства России на период 2000 г. определены приоритетные направления по разработке и производству новых видов электротехнического и электротеплового оборудования. Создание на их основе высокоэффективных электротехнолопий по сушке, обработке и хранению сельскохозяйственной продукции с использованием ВЧ и СВЧ - энергии.

Доказано, что наибольший экономический эффект получается при применении ВЧ - нагрева в тех процессах, в которых термообработка занимает много времени. Это связанно с тем, тго ВЧ- энергия позволяет резко интенсифицировать процессы тепло и массопереноса. Однако на пути применения высокоэффективной ВЧ технологии по сушке и обеззараживанию семян стоят нерешенные задачи, связанные прежде всего с выбором экономически целесообразной технологии обработки и разработкой установки совмещающей в себе процесс сушки и процесс термического обеззараживанда без применения ядохимикатов.

Поэтому разработка новых технологий и технических средств совмещающих два технологических процесса на основе ВЧ -энергии является актуальной. Исследования по данному направлению начались с 1981 г. Они проводились по плану НИР ВИЭСХа и КрасГАУ в соответствии с поручением СМ СССР и Постановлением ГКНТ СССР (№121 от 9.04.82 г., №552 от 11.04.91г.).

Целю диссертации является снижение энергозатрат при подготовке семян к посеву.

Цель достига ет с я путем реше ния следу ющих задач:

- провести анализ существующих технологий и технических средств сушки семян зерновых культур и их термического обеззараживания.

- обосновать технологические параметры и разработать математическую модель процесса высокочастотной адсорбционно - контактной сушки семян зерновых культур

- разработать методику экспериментальных исследований высокочастотной сушки семян при их термическом обеззараживании,

изготовить экспериментальную установку и провести исследования режимов нагрева и сушки;

- провести выбор рациональных технологических параметров и определить эффективные режимы высокочастотной обработки семейного материала.

- разработать методику расчета термической установки и устройство автоматического поддержания температуры при высокочастотной адсорбционно-контактной сушке семян при их термическом обеззараживании.

- провести технико-экономическое обоснование предложенного способа сушки семян при их термическом обеззараживании.

Объект исследования. Технологический процесс высокочастотной сушки семян при их подготовке к посеву. '

Методы исследований. Решение поставленных задач осуществлялось на основе теоретических методов: теории теплопроводности, тепло-электродинамики, математического и физического моделирования с использованием измерительной и вычислительной техники, и с применением аппарата теории активного планирования технологического процесса.

Научная новизна исследований:

- разработана математическая модель сушки и обеззараживания семян в высокочастотном поле;

- установлена взаимосвязь основных факторов, высокочастотной адсорбционной - контактной сушки, влияющих на качественные показатели семян пшеницы;

- представлены технические устройства, реализующие высокочастотный способ предпосевной обработки семян зерновых культур;

- разработаны статистические модели решения задач исследования высокочастотной обработки семян пшеницы, позволяющие определить показатели эффективности и осуществлять выбор рациональных технологических режимов;

- получены адекватные уравнения регрессии, связывающие результативный признак (температура нагрева, скорость сушки, всхожесть, урожайность, зараженность) с режимными параметрами высокочастотной

обработки семян (напряженность, соотношение объемов (зерно-адсорбент), экспозиция);

- разработан алгоритм расчета технологического процесса обработки семян и определены режимы, обеспечивающие максимальный эффект прибавки урожая и снижение зараженности семян при снижении энергозатрат.

Практическая значимость работы:

- выполненные исследования создают базу для проектирования технологии и технических средств ВЧ оборудования для предпосевной и послеуборочной обработок семян пшеницы по данным экспериментальных исследований.

- разработанные техническое задание, техническое условие итехническая документация на установку предназначены для проектирования и изготовления ВЧ установок для подготовки семян к посеву.

- разработан алгоритм управления технологическим процессом.

- разработана программа, для ПЭВМ, позволяющая определять оптимальный режим технологического процесса обработки семян в ЭМПВЧ.

Р еализация результатов.

- установка по предпосевной обработке семян испытана в производственных условиях учхоза "Миндерлинское" Су хобу зиме кого района;

- результаты исследований использованы в методических рекомендациях "Интенсификация тепловых процессов подготовки семян к посеву энергией ВЧ полей", которые утверждены на НТС Госагропрома СССР;

- результаты исследований использованы в учебном процессе КрасГАУ.

- Техническая документация на ВЧ сушилку принята к внедрению « Укрсортсемовощ» .

Автор защищает:

- энергосберегающий и экологически чистый способ обработки семян сельскохозяйственных культур.

- теорию и методику исследований высокочастотной технологии сушки семян пшеницы при их термическом обеззараживании;

- установки для сушки семян при их одновременном термическом обеззараживании.

- алгоритм управления технологическим процессом обработки семян зерновых культур энергией высокочастотного поля;

- энергосберегающие режимы термообработки семян пшеницы в ЭМПВЧ.

Апробация работы.

Основные положения диссертации представлялись и обсуждалисъ на международных, всероссийских и региональных конференциях, симпозиумах, совещаниях и семинарах, в частности: научно-технические конференции, ЧимЭСХ и СибИМЭ СО ВАСХНИЛ, (г.Челябинск и г.Новосибирск 1983 -1985 г.г.); Киевское специальное проектно-конструкторское бюро "Укрсортсемовощ", (г.Киев, 1986 г.); V Научно-техническая конференция "Применение СВЧ энергии в энергосберегающих технологических процессах (г. Саратов 1986 г.); НТС Красноярского СХИ, 1987 г.; Научно-технический совет Госагропрома СССР, (г. Москва, 1989 г.); региональная научно-техническая конференция "Ресурсосберегающие технологии" (г. Волгоград 1988 г.; Первая научно-техническая конференция "Использование СВЧ-энергии в сельскохозяйственном производстве" (г.Зерноград 1988 г.); научные конференции КрасГАУ, (г.Красноярск 1983-1998 гг.); Всероссийский научно-технический семинар "Высокоэффективные электротехнологии по производству продуктов сельского хозяйства, по переработке и хранению" МГАУ (г.Москва 1993 г.); -Всесоюзная научно-практическая конференция с международным участием "Достижения науки и техники-развитию сибирских регионов", КГАУ (г.Красноярск, 1999 г);. Вторая Всероссийская научно-практическая конференция "Достижения науки и техники - развитию сибирских регионов" КГАУ (г.Красноярск 2000г.).

Работа выполнена на кафедре системоэкергетики Красноярского государственного аграрного университета в соответствии с планом НИР КрасГАУ на тему: "Разработка методов и технических средств обеззараживания, стимуляции и сушки семян сельскохозяйственных культур", задание ГКНТ № 268 от 21 июня 1981 года.

Публикации. По теме диссертации опубликовано, две методических рекомендации, девять патентов и пять авторских свидетельства на изобретения, шесть статей, два отчета по научным исследованиям, двенадцать тезисов

докладов, два информационных листка, два технических задания, один эскизный проект и одна техно-рабочая конструкторская документация.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы, включающего 119 наименований, и 2 пршгоженнй, (пложена на 120 страницах машинописного текста, содержит -17 рисунков и 15 таблиц.

Содержание работы.

Во введении ббосновывается актуальность темы, определяются цели и задачи исследований, дается общая характеристика диссертации и сформулированы основные положения, которые выносятся на защиту.

В первой главе проведён анализ способов и технических средств сушки, обеззараживания семян зерновых культур. Доказано, что существующие методы не полностью удовлетворяют требованиям, предъявляемым к процессам сушки и обеззараживания по энергетическим затратам и получения экологически чистого продукта. Использование электромагнитных полей высокой частоты для этой цели, ограничивается главным образом га-за недостаточной проработки вопроса воздействия ЭМПВЧ на обрабатываемый материал с агентом- сушки и из-за отсутствия промышленно-зкепериментальных рабочих камер.

Существенный вклад в развитие классической теории сушки и тегагомассопереноса внесли A.B. Лыков и его школа, A.C. Гинзбург, П.А. Ребиндер, П. Д. Лебедев, С.Д. Птицын, С.П. Рудопашта, Ю.М. Михайлов, и многие другие.

Значительный вклад в становлении и развитии применения эдектромагшггных полей для сельскохозяйственного производства (сушки, обеззараживания, стерилизации и т.д.) внесли работы И.Ф. Бородина, Ф.Я. Изакова, И.А. Рогова, С.П. Лебедева, В.Т. Мустяуа, Н.В. Цугленка, Р.Л. Филлипова, Фогеля, И.Г. Фёдоровой и многими другими отечественными и зару бежными у чёными.

Применение ЭМПВЧ при обработке влажных материалов позволяет полностью контролировать и управлять температурным режимом нагрева материала, что позволяет получить конечный продукт высокого качества. В то

же время применение ВЧ полей в подготовке семян к посеву позволят исключить из оборота применение ядохимикатов для обеззараживания семян.

Анализ современного состояния проблемы позволил сформулировать задачи научных исследований.

Во второй главе дан анализ процесса расчёта нагрева и сушки влажных материалов при проектировании сушилок. На основании анализа были определены основные факторы, определяющие процесс сушки.

Одним из основных факторов влияющих на процесс сушки является плотность переноса влаги и плотность потока тепла. Так как процесс сушки происходит в электромагнитном поле, а в качестве осушителя используется адсорбент (рис. 1), который будет поглощать выдавленную влагу на поверхность зерновки в жидком состоянии, то систему уравнений описывающих процесс, можно записать в следующем виде:

О

Г дана) Ти

Э7 dt

= аиДГ + /(и),

lietopie»)

а и

(1)

37

Рис I. Взаимодействие материальных потоков, входных и выходных переменных при высокочастотной адсорбционно-контактной сушке.

Здесь ац>й22>а21 > 0-известные физические параметры среды, /(Он) > О -положительная функция известного вида - тепловой поток, возникающий в среде в результате действия переменного электромагнитного поля и адсорбционной способности адсорбента.

Неизвестные функции, входящие в (1) должны удовлетворять начальным и граничным условиям:

при t = 0: Т{о,х,у, z) = Г0 - const, U(o,x,y,z) = U„ - const. На границе D: Т/г=7г - const, U / у = U\- - const

x

*

у

Методом Фурье решение задачи (!) сводится к решению задачи Каши для системы обыкновенных дифференциальных уравнений, корни характеристического многочлена, которого Л) и Л2 > должны быть отрицательными, что необходимо для устойчивости рассматриваемого физического процесса.

Для этого нужно, чтобы выполнялось неравенство:

Оа21 <Ааиа22 (2)

В конечном итоге решение (1,2) имеет вид.'

4 ± ± Ца,+опА)0 •«"+

" ЯВ1.Э.5 ..»-1.3,5... t-U.S...

, /1 ¿jl ■ П1Х ■ т,У ■ mZ + (А, + а,,A)C;„,j¡ ■ е ' J- sin--sin —- • sin —

'i '2 h

т-Tr+ £ t ¿(c^-^+cL,,-^')-

(3)

н «1.3.5.5.. 4=1.3.5..

. Jtnx . топу . nkz •sin--sin--sin-

(, '2 h

C1 mnlí, C?mnk - определяются через коэффшдиенты разложения начальных условий в ряд Фурье по синусам.

Проведённый анализ решения уравнения (З)тепломассопереноса с учетом плотности потока влаги от тела, в парогазовой смеси внутри тела и в виде жидкости у самой границы тела показал, что значения коэффициентов, входящих в пространственно-временное распределение температурного поля, и поле переноса влагосодержания, они имеют физически интерпретируемый смысл. Расчёт системы уравнений проведен по программе разработанной совместно с ИВМ СО АН г. Красноярск. Данная программа проводит вычисления обобщённых показателей /(U,T,P) при широком изменении теплофизических коэффициентов, выбранных по справочным данным и экспериментальных данных полученных в лаборатории.

Вывод уравнения тепловлагопереноса в процессе ВЧ сушки в смеси с адсорбентом проведён на основе закона сохранения энергии с учётом подвода энергии за счёт внутренних и внешних источников.

При высокочастотном подводе тепла в нагреваемом материале возникают градиенты температуры, влажности и давления, которые направлены от центра к периферии. Это связано с тем, что нагрев материала начинается

одновременно по всему объёму. Известно, что один из возможных путей ускорения процесса сушки семян заключается в быстром съёме влаги, выдавленной электромагнитным полем. Если в качестве агента сушки использовать адсорбент, то можно интенсифицировать процесс за счёт того, что адсорбент будет впитывать влагу с поверхности зерновки в жидком состоянии. В то же время при таком способе сушки перегрев зерна практически исключён, это связано с тем, что в процессе обработки с уменьшением влажности уменьшается и количество выделяемой в нём теплоты. Это подтверждается и теоретическими расчетами, на основании которых были получены кривые нагрева и снижения влажности обрабатываемого материала в зависимости от интенсивности воздействия ЭМПВЧ.

Анализ уравнений нагрева и сушки (1,3) показывает, что при различной интенсивности можно добиться наиболее благоприятного (эффективного) режима сушки (рис. 2), при котором можно получить максимальное повышение посевных качеств семян и урожайности.

Рис.2. Динамическая зависимость Т = /(т), и = /(т) режима сушки при

различных /(ви). 1 - при а=0,05; 2 - при а=0,5; 3 - при а=0,95. При расчёте температуры нагрева предварительно увлажнённых семян температура плёнки воды, находящейся на поверхности семян с течением времени обработки резко возрастает по сравнению с температурой сухих семян.

Разность в нагреве плёнки воды и сухого семени позволяет сделать вьвод о том, что микроорганизмы и бактерии, находящиеся в увлажнённом состоянии на его поверхности бу дут нагреваться до температуры плёнки воды и гибнут. В основу этого утверждения положена разработка способа обработки семян зерновых культур, который является изобретением /19/. При этом способе семена не только сушатся до кондиционной влажности, но и обеззараживаются.

Третья__глава раскрывает методику исследований по определению

эффективных режимов предпосевной обработки семян, в том числе обеззараживания. Приведена схема математической обработки результатов исследований. Описывается лабораторная- установка для проведения исследований, разработанная и изготовленная в научно-исследовательской лаборатории №5 КрасГАУ. Блок схема исследования технологического процесса высокочастотной адсорбционно-контактной сушки семян зерновых культур при их термическом обеззараживании представлен на рис. 3. Для проведения эксперимента выбран план Бокса с числом переменных факторов — четыре. Входными параметрами с пределами варьирования выбраны следующие факторы:

напряженность (х1) —от 0,125 до 0,475 к В/см;

экспозиция обработки (х2) — от 60 до 300 с;

исходная влажность семян (хЗ) — от 17 до 23 %;

соотношение объема адсорбента (х4) — от 1 до 2. В результате обработки экспериментальных данных получены адекватные модели для выходных показателей: скорости сушки (С), всхожести (В), температуры (Т):

С = 1,2 + О,ЗА', -0.8Л-, + 0,ЗХ4 + Х\ -0.2Х' -О.ЗЛГ.Х, (4)

В-93,4-0,6Хг - 1,ЗА\ -0,8Л-„ -0,9^ -2,2Х\ + 2,8А'Лг - 0,9Х.Х}-0,6Х,Х4-0,7.^^-1,6^,

(5)

Г = 39,3 + 3,7X, + 1,АХг -1,7X, - ЪЗХ; - 2,2X1 - 2,8', + 4,3А"; (6)

Анализ поверхностей отклика позволяет сделать следующие выводы. Использование режимов с максимальной интенсивностью при экспозиции равной 240 с позволяет интенсифицировать процесс сушки без снижения

всхожести семян. Напряженность поля влияет только на скорость нагрева семян, которая в свою очередь и определяет время обработки, а резкое уменьшение скорости сушки после экспозиции 120 с. объясняется периодом убывающей скорости сушки и увеличением энергозатрат на снижение влагосодержания высушиваемого материала.

Четвертая глава В четвертой главе приведен способ /19/ и конструкция термической установки для осуществления адсорбционно-контактной сушки семян при их термическом обеззараживании (рис. 6) /23/.

Полученные экспериментальные данные показали хорошую эффективность обработки семян зерновых культур. Для реализации данного способа обработки были изготовлены лабораторная установка (рис. 7) и полупромышленная ВЧ сушилка (рис. 8). В зависимости от количества испаряемой влаги в процессе сушки рассчитывается необходимое количество адсорбента.

В процессе обработки семян в ЭМПВЧ одним из основных факторов, влияющих на качество обработки семян, является температура. Поддержание температуры в заданных пределах, при обработке семян, является сложной задачей. С этой целью было разработано устройство (рис. 9) /30/, позволяющее измерять и поддерживать заданную температуру в определенном интервале, что позволяет исключить перегрев семян.

В зависимости от технологического регламента процесса обработки задатчиком устанавливается предельная температура нагрева, которая будет контролироваться компараторными блоками, а сигнал на датчик рассогласования поступает с датчика температуры, который расположен на выходе после высокопотенциальных электродов.

В процессе проведенных лабораторных исследований и производственных испытаний ВЧ установок было вьивлено, что интенсивность нагрева определяется подводимой удельной мощностью ВЧ источника, так как удельную мощность трудно контролировать в процессе работы. Было определено, что данный параметр можно определить через напряженность атектромагнигного поля по /25/.

По средней напряженности переменного электромагнитного поля при

1

заданной Г\л и частоте f можно рассчитать необходимые напряжение переменного электромагнитного поля в колебательном контуре ВЧ генератора.

Рабочая камера должна согласовываться с колебательным контуром по емкости, с целью получения максимальной удельной мощности, подаваемой в рабочую камеру. Для этого был произведен расчет согласования нагрузки рабочего конденсатора с колебательным контуром и расчет самой колебательной системы высокочастотного генератора.

На проведение любого технологического процесса требуются затраты энергии. От того, на сколько полно используется подведенная энергия, зависит интенсивность и экономичность протекания процесса. Поэтому для эффективной оценки всего технологического процесса был рассчитан эксергетический КПД.

В пятой главе проведенное экономическое сравнение двух вариантов обработки семян зерновых по критерию максимума чистого дисконтированного дохода показало, что предложенная технология обработки семян ЭМПВЧ экономически выгодна.

Работа выполнена на кафедре системоэнергетики Красноярского государственного аграрного университета в соответствии с планом НИР КрасГАУ на тему: "Разработка методов и технических средств обеззараживания, стимуляции и сушки семян сельскохозяйственных культур", задание ГКНТ № 268 от 21 июня 1981 года.

Основные выводы и результаты исследований.

1. Анализ существующих методов подготовки семян к посеву показывает, что большинство способов и технических средств для их осуществления по сушке и обеззараживанию семян сельскохозяйственных культур в настоящее время не нашли широкого применения из-за высоких энергозатрат, низкой удельной производительности установок, противоречивых сведений об эффективности методов сушки и обеззараживания.

2. Теоретическая модель процесса нагрева к сушки семян пшеницы позволила определить рациональные параметры и пределы их варьирования, которые должны изменяться в пределах: средняя температура нагрева массы семян 43...48 °С, экспозиция обработки 3...5 мин., соотношение объемов зерно-адсорбент У=1,2...1,5. Для сохранения максимального эффекта увеличения всхожести и обеззараживания семян необходимо проводить при тех же параметрах температуры и времени.

3. На основе методики активного планирования эксперимента разработана установка и проведены исследовами влияния технологических параметров сушки на показатели эффективности процесса высокочастотной обработки семян. Применение модели и результатов исследования позволяют найти оптимальные параметры обработки в электромагнитном поле высокой частоты, при напряженности поля Е=4,25 кВ/см, средней температуре нагрева Т=45...48 °С и времени обработки 4...5 мин.

4. На основе экспериментальных исследований изготовлена установка диэлектрического нагрева сыпучих материалов (а.с. № 1428895), испытанная в производственных условиях. Производственные испытания высокочастотной адсорбционно-конгактной обработки семян пшеницы показали, что урожайность повысилась на 10 % при полном обеззараживании семенного материала. Полученные результаты согласуются с результатами экспериментальных исследований.

5. Проведенное экономическое сравнение двух вариантов предпосевной обработки семян зерновых по критерию максимума чистого дисконтированного дохода показало, что при равнозначных вариантах предложенная технология обработки семян ЭМПВЧ экономически выгодна, за счет снижения энергозатрат на топливо на 44 % и исключение ядохимикатов для обеззараживания семян.

6. Результаты исследований включены в методические рекомендации: "Интенсификация тепловых процессов подготовки семян к посеву энергией ВЧ и СВЧ полей", утвержденные на НТС Госагропрома СССР. (Протокол №1(9) от 18.02.89 г).

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Цугленок Н.В., Новикова Г.В., Савчукова И.И., Шахматов С.Н., Неделина Г.Г. Тепловое действие электромагнитного поля высокой частоты на биологический объект СО ВАСХНИЛ Электрификация с.-х. производства (Сборник трудов) Новосибирск, 1983.

2. Цугленок Н.В., Шахматов С.Н. Высокочастотный адсорбционно-контактный способ сушки семян зерновых культур Научно-технический бю. СО ВАСХНИЛ, Новосибирск, вып, 33, с. 42-45.

3. Цугленок Н.В., Шахматов С.Н. Технологическая линия для термического обеззараживания и сушки семян зерновых культур энергией ВЧ-поля Тезисы докладов V научно-технической конференции. Применение СВЧ- энергии в энергосберегающих технологических процессах. Саратов, 1986, с. 115 -116.(ДСП №110).

4. Цугленок Н.В., Шахматов С.Н. Результаты исследований по высокочастотной адсорбционно-контактной сушилке семян зерновых культур Научно-технический бюл. СО ВАСХНИЛ 1986, вып. 26, с. 42-45.

5. Шахматов С.Н., Цугленок Г.И. Технологическая схема для термического обеззараживания и сушки семян зерновых культур энергией ВЧ-поля. Научно-технический бюл. СО ВАСХНИЛ 1986, вып. 26, с.38-40.

6. Цугленок Н.В., Шахматов С.Н., Цугленок Г.И. Энергетика сельскохозяйственных предприятий Система ведения с/х Красноярского края: рекомендации СО ВАСХНИЛ. Красноярский НИИСХ - Новосибирск, 1988,240с.

7. Шахматов С.Н. Энергетические показатели сушки семян с-х культур при их термическом обеззараживании энергией высокочастотного поля Региональная научно-техническая конференция. Ресурсосберегающие технологии в сельскохозяйственном производстве. Волгоград, 1988.

8. Шахматов С.Н., Цугленок Н.В. Применение ВЧ - энергии в энергосберегающих процессах сушки семян сельскохозяйственных культур при их термическом обеззараживании Сборник трудов ВНИИПТИМЭСХ. Зерноград, 1989.(ДСП №522)

9. Цугленок Н.В., Шахматов С.Н., Цугленок Г.И. Результаты исследований обеззараживания комбикормов электромагнитными полями радиочастотного

диапазона Высокоэффективные электротехнологии по производству продуктов сельского хозяйства, их переработке и хранению (тезисы докладов). Москва, 1993.

Ю.Шахматов С.Н. Термический модуль Наука-сельско-хозяйственному производству (тезисы научн. конференции КрасГАУ) Красноярск. 1993.

П.Цугленок Н.В., Цугленок Г.И., Шахматов С.Н. Исследование обеззараживания комбикорма энергией ВЧ поля Наука-сельскохозяйственному производству (тезисы научн. конференции КрасГАУ) Красноярск. 1993.

12.Шахматов С.Н., Шульгин H.H. Методика согласования нагрузки контура высокочастотного генератора ВЧГ5 - 10/27 Наука-сельскохозяйственному производству (тезисы научн. конференции КрасГАУ) Красноярск. 1993.

13.Шахматов С.Н., Шульпш H.H. Разработка принципиальной схемы и конструктивное оформление измерения высокочастотной составляющей в рабочей камере ВЧ модуля Наука-сельскохозяйственному производству: Тезисынаучн.конф. /Краснояр.гос.аграр.ун-т. Красноярск, 1995. с.95.

14.Шахматов С.Н., Цугленок Н.В., Цугленок Г.И. Метод определения потребляемой мощности обрабатываемым материалом в ВЧ-модуле на базе генератора ВЧГ 5-10/27 по показаниям тока сетки, тока анода и напряженности электромагнитного поля высокой частоты Наука-сельскохозяйственному производству: тезисы научн.конф. /Красгояр.гос.аграр.ун-т. Краснлосрк, 1995.107 с

15.Шахматов С.Н. Цугленок Н.В., Противоточная сушилка A.c. СССР № 1196637 пр. 26.09.84.

16.Цугленок Н.В., Шахматов С.Н. Противоточная сушилка A.c. СССР № 898254, бюл. № 45, 1985.

П.Цугленок Н.В., Шахматов С.Н. Термическая установка A.c. СССР № 1428895, бюл. № 37, 1988

18.Цугленок Н.В., Шахматов С.Н. Установка для предпосевной обработки семян A.c. СССР № 1743408, 1989.

19.Шахматов С.Н. Цугленок Н.В., Способ обработки семян A.c. СССР № 1655326, бюл. №22,1991

20.Цугленок Н.В., Цугленок Г.И., Шахматов С.Н., Кригер А.И. и др. Разработка теоретических основ обеззараживания, стимуляции и сушки семян с/х культур энергией ВЧ и СВЧ полей ИК № гос. per. Ф-284-26-7 Красноярск, 1990.

21.Цугленок Н.В., Осташков Ф.И., Шахматов С.Н., Цугленок Г.И., Концедал В.И., Силантьева E.H. Способ приготовления среды для разбавления спермы производителя Патент РФ № 1769422 от 20.06.90.

22.Шахматов С.Н. Цугленок Н.В., Скарификационная установка Патент по з-ке №4783109/30 от 01.03.91.

23.Цугленок Н.В., Шахматов С.Н. Термическая установка Патент РФ № 1790839 от 06.09.91.

24. Шахматов С.Н., Цугленок Н.В., Цугленок Г.И. Способ обработки семян и устройство для его осуществления Патент РФ № 2051552 пр. 22.04.92.

25.Цугленок Н.В., Шахматов С.Н. Способ стерилизации комбикорма Патент РФ № 2033054 пр. 17.02.92.

26.Цугленок Н.В., Шахматов С.Н., Лазуренко A.J1. Мобильная термическая установка Патент РФ № 2064228 16.06.92.

27.Цугленок Н.В., Бастрон A.B., Шахматов С.Н., Кулаков Н.В. Установка для ВЧ обработки диэлектрических материалов Патент РФ № 2036397 пр. 06.03.92.

28.Цугленок Н.В., Бастрон A.B., Шахматов С.Н., Кулаков Н.В. Установка для ВЧ обработки диэлектрических материалов Патент РФ № 2032874 пр. 06.03.92

29.Цугленок Н.В., Бастрон A.B., Шахматов С.Н., Кулаков Н.В. Установка для ВЧ обработки диэлектрических материалов Патент РФ Ка 2043586 пр. 06.03.92.

30.Шахматов С.Н., Цугленок Н.В., Арляпов A.B. Термический модуль Патент РФ № 2097945 пр. 20.02.95.

31.Цугленок Н.В., Цугленок Г.И., Кулаков Н.В., Бастрон A.B., Бастрон Т.Н., Шахматов С.Н., Силантьева E.H. Способ предпосевной обработки семян энергией электромагнитного поля сверхвысокой частоты Красноярский ЦНТИ, 1993 ИЛ № 197-93.

32.Цугленок Н.В., Шахматов С.Н., Цугленок Г.И., Колмаков Ю.В., Бастрон A.B., Кулаков Н.В. Многофункциональные термические ВЧ модели с/х назначения Красноярский ЦНТИ, 1994 ИЛ № 172-94.

33.Цугленок Н.В., Цугленок Г.И., Шахматов С.Н., Золотухина И.И., Неделина Г.Г. Ореховский З.Б. Интенсификация тепловых процессов подготовки семян к посеву энергией ВЧ и СВЧ (метод. Рекомендации) Москва, ВО Агропромгодат, 1989.40 с.

34.Цугленок Н.В., Шахматов С.Н., Цугленок Г.И., Кригер А.И. Разработка, изготовление и испытание рабочих органов камеры облучения для сушки зерна токами высокой частоты при термическом обеззараживании. Заключительный отчет КСХИ, Гос.рег. № 01.85.0.058479.

35.Шахматов С.Н., Донченко А.И., Кузнецов С.А. Устройство для автоматического регулирования и поддержания температуры в заданных пределах. В кн.: Молодежь и научно-техшмеский прогресс. Тезисы докладов краевой конференции, Красноярск,1990.

36.Шахматов С.Н, Владимиров В.А., Кортушвилли Р.В. Устройство для измерения температуры материала в электромагнитном поле высокой частоты. В кн. Молодежь - аграрному производству. Тезисы докладов региональной научно-техн. конференции КГАУ, Красноярск, 1991.

37.Шахматов С.Н., Цугленок Н.В. Техническое задание на технологию и высокочастотную установку на базе генератора ВЧГ 16-60/13 по сушке семян зерновых культур. Красноярский агропромышленный комитет., "Укрсортсемовощ" Киев, 1988.

38.Шахматов С.Н., Цугленок Н.В. Эскизный проект на высокочастотную установку на базе генератора ВЧГ 16-60/13 по сушке семян зерновых культур. Красноярский агропромышленный комитет., "Укрсортсемовощ" Киев, 1988.

39.Шахматов С.Н., Цугленок Н.В. Техническое задание на высокочастотную установку по сушке семян зерновых культур. Дивногорский завод НВА, отдел ОМА, 1989.

40.Шахматов С.Н. Техно-рабочая конструкторская документация на установку "Противоточная адсорбционная сушилка". Дивногорский завод НВА, отдел ОМА, 1989.

41.Цугленок Г.И., Цугленок Н.в., Шахматов С.Н., Кригер А.И. Разработать агротребования на технологию ВЧ и СВЧ обеззараживания стимуляции и сушки семян с-х культур: Научный отчет. Красноярск, 1985.

42.Цугленок Н.В., Цугленок Г.И., Шахматов С.Н. Методические основы преподавания технологии использования энергии ВЧ и СВЧ полей для предпосевной обработки семян //Современные проблемы развития АПК и подготовки кадров: Тезисы науч.-метод. конф. /КрасГАУ. - Красноярск, 1998. С. 67.

43.Цугленок Н.в., Цугленок Г.И. Бастрон Т.Н., Шахматов . С.Н. Методика планирования активного эксперимента при преподавании агроэкологичсских и инженерных дисциплин //Современные проблемы развития АПК и подготовки кадров /КрасГАУ. - Красноярск, 1998. С. 86-88.

44.Цугленок Н.В., Шахматов С.Н., Цутленок Г.И. Результаты исследований обеззараживания комбикорма электромагнитными полями радиочастотного диапазона //Высокоэффективные электротехнологии по производству продуктов сельского хозяйства, их переработке и хранению: Тезисы Всеро. науч.-техн. семинара /МГАУ им. Горячкина. М., 1993. С. 29.

РнсЗ Блоксхемаисслело юн н ятехнол о гич еского про цессавысо ко качественной ад сорбци он но-контактной су шки семян зерновых

ку льту р при их тер ми ческо м обеэзараживани и. 1 • высоко частот« ый ген ер агор 2 - рабочая камер а. 3 -у а1ажннтел ь;4 • бу нкер-доэатор зерна; 5 • б у нкер- дозатор адсорбента;6-

регенерационный аппарат,? - раздел и тельное решето .8 -бу нкгр сборавысу шейного зерна;9,10,11,12 -датч и ки температуры,! 3.1 6 -

приборыыажности;1 4.15 - определеииеалажностиэернапосдеосушенияи адсорбента поел ерегенерацин;! 7 - прибор кзчеренк*

потребл »емой мощности;! 8 - ч астотометр;! 9 - у стройсто дп ярегу лировани««агряжени*натр8нсформаторе;20 • прибор для

измерен и я напряженности; 21 -устройство для изменения ме*олеюродного расстояния.

Рис. 6. Схема технологического процесса сушки семян при их термическом обеззараживании в ЭМПВЧ 1- Теплообменник. 2-Увлажнитель. 3-Ре генератор. 4-Бункер высушенного зерна. 5-Высокочастотная сушильная установка. 6-Бункер-дозатор увлажненных семян. 7-Бункер использованного адсорбента. 8-Бункер-дозатор адсорбента. 9-ВЧ генератор. Ю-Огделнтель зерна и адсорбента. 11-Вентилятор подачи тагов.

Рис. 8. Производственная высокочастотная адсорбцнонно-конгактная установка. Полупромышленный образец.

пределах при нагреве материала в ЭМПВЧ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ СУШКИ СЕМЯН ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР ПРИ ИХ ТЕРМИЧЕСКОМ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИИ.

1.1. Обшие характеристики объекта обработки.

1.1.1 Сорбционные, гидроскопические и теплофизические свойства зерна 1.

Анализ технологий и методов сушки зерна.

Анализ технических средств сушки семян зерновых культур.

Энергосберегающие приемы и технологии сушки и обработки семян зерновых культур .л,,.,.

1.4.1 Технология сушки с использованием электромагнитной эенргии

1.4.2 Технология сушки с использованием адсорбентов.

1.4.2.1 Регенерация адсорбента в каталитическом генераторе тепла неизотермического типа.

1.4.3 Анализ способов и средств обеззараживания семян зерновых культур.

1.5 Экономия энергетических затрат в процессе подготовки семян к посеву

1.6 Цель и задачи исследования.

ГЛАВА 2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАСЧЕТА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ АДСОРБЦИОННО-КОНТАКТНОЙ СУШКИ СЕМЯН.

2.1 Анализ процесса расчета нагрева и сушки влажных материалов и конструкции сушилки.

2.2 Материальный баланс сушилки.

2.3 Тепловой баланс сушилки.

2.4 Основные факторы, определяющие процесс сушки.

2.5 Тепломассоперенос при решении внутренней задачи.

2.6 Методика теоретической разработки конструкции ВЧ установки

2.7 Выводы.

ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ АДСОРБЦИОННО-КОНТАКТНОЙ СУШКИ СЕМЯН ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР ПРИ ИХ ТЕРМИЧЕСКОМ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИИ.

3.1 Методика проведения эксперимента и исследования процесса высокочастотной адсорбционно-контактной сушки семян пшеницы.

3.2 Выбор плана эксперимента.

3.3 Получение уравнений регрессии.

3.4 Проверка адекватности математического описания.

3.5 Обоснование режимов высокочастотной адсорбционно-контактной сушки семян зерновых культур при их термическом обеззараживании

3.6 Выводы.

ГЛАВА 4 СПОСОБЫ, ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И УСТРОЙСТВА, РЕАЛИЗУЮЩИЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ РЕЖИМЫ ПРОЦЕССА ОБРАБОТКИ СЕМЯН В ЭМПВЧ.

4.1 Энергосберегающие конструкции сушилок.

4.2 расчет количества используемого осушителя.

4.3 Устройство поддержания температуры обрабатываемого материала в заданных пределах.,.

4.4 Расчет напряженности в рабочей камере при обработке семян

4.5 Согласование нагрузки рабочего конденсатора с колебательным контуром.

4.6 Расчет параметров колебательной системы высокочастотного генератора.

4.7 Расчет ВЧ установки и согласования мощности ВЧ генератора с емкостью рабочей комеры.

4.8 Расчет производительности полупромышленного образца ВЧ установки.

4.9 Управление режимом работы технологической линии.

4.10 Выводы.

ГЛАВА 5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ АДСОРБЦИОННО-КОНТАКТНОЙ СУШКИ ЗЕРНА ПРИ ИХ ПОДГОТОВКЕ К ПОСЕВУ.

5.1 Расчет экономической эффективности высокочастотной адсорбционно-контактной сушки семян зерновых культур при их подготовке к посеву.

5.2 Выводы.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ СУШКИ СЕМЯН ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР ПРИ ИХ ТЕРМИЧЕСКОМ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИИ.9

1.1. Обшие характеристики объекта обработки .9

1.1.1 Сорбционные, гидроскопические и теплофизические свойства зерна .10

1.2 Анализ технологий и методов сушки зерна.12

1.3 Анализ технических средств сушки семян зерновых культур. 20

1.4 Энергосберегающие приемы и технологии сушки и обработки семян зерновых культур.26

1.4.1 Технология сушки с использованием электромагнитной эенргии 26

1.4.2 Технология сушки с использованием адсорбентов.32

1.4.2.1 Регенерация адсорбента в каталитическом генераторе тепла неизотермического типа.35

1.4.3 Анализ способов и средств обеззараживания семян зерновых культур.36

1.5 Экономия энергетических затрат в процессе подготовки семян к посеву .40

1.6 Цель и задачи исследования.41

ГЛАВА 2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАСЧЕТА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ АДСОРБЦИОННО-КОНТАКТНОЙ СУШКИ СЕМЯН.42

2.1 Анализ процесса расчета нагрева и сушки влажных материалов и конструкции сушилки.42

2.2 Материальный баланс сушилки.47

2.3 Тепловой баланс сушилки.49

2.4 Основные факторы, определяющие процесс сушки.50

2.5 Тепломассоперенос при решении внутренней задачи.52

2.6 Методика теоретической разработки конструкции ВЧ установки 62

2.7 Выводы.64

ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ АДСОРБЦИОННО-КОНТАКТНОЙ СУШКИ СЕМЯН ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР ПРИ ИХ ТЕРМИЧЕСКОМ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИИ.65

3.1 Методика проведения эксперимента и исследования процесса высокочастотной адсорбционно-контактной сушки семян пшеницы.65

3.2 Выбор плана эксперимента.70

3.3 Получение уравнений регрессии.72

3.4 Проверка адекватности математического описания.73

3.5 Обоснование режимов высокочастотной адсорбционно-контактной сушки семян зерновых культур при их термическом обеззараживании . 78

3.6 Выводы.86

ГЛАВА 4 СПОСОБЫ, ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И УСТРОЙСТВА, РЕАЛИЗУЮЩИЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ РЕЖИМЫ ПРОЦЕССА ОБРАБОТКИ СЕМЯН В ЭМПВЧ.87

4.1 Энергосберегающие конструкции сушилок.87

4.2 расчет количества используемого осушителя.96

4.3 Устройство поддержания температуры обрабатываемого материала в заданных пределах.98

4.4 Расчет напряженности в рабочей камере при обработке семян . 101

4.5 Согласование нагрузки рабочего конденсатора с колебательным контуром.102

4.6 Расчет параметров колебательной системы высокочастотного генератора.105

4.7 Расчет ВЧ установки и согласования мощности ВЧ генератора с емкостью рабочей комеры.109

4.8 Расчет производительности полупромышленного образца ВЧ установки.113

4.9 Управление режимом работы технологической линии.113

4.10 Выводы.117

ГЛАВА 5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ АДСОРБЦИОННО-КОНТАКТНОЙ СУШКИ ЗЕРНА ПРИ ИХ ПОДГОТОВКЕ К ПОСЕВУ.118

5.1 Расчет экономической эффективности высокочастотной адсорбционно-контактной сушки семян зерновых культур при их подготовке к посеву.118

5.2 Выводы.125

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.126

ЛИТЕРАТУРА.128

ПРИЛОЖЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ

Важное место в системе технологических мероприятий, направленных на получение высоких и экологически чистых урожаев зерновых культур, принадлежит послеуборочной и предпосевной обработке семян.

В свою очередь в системе технологических операций по послеуборочной обработке зерна важное место занимает сушка. Она позволяет не только обеспечить сохранность собранного урожая и предотвратить его потери, но и в ряде случаев повысить качество зернового материала. В целом по стране сушке необходимо подвергать 40-45% собранного зерна. Для проведения своевременной и качественной сушки свежеубранного зерна сельскохозяйственные предприятия должны быть оснащены высокопроизводительными, надежно работающими сушильными комплексами и установками, обеспечивающими минимальные затраты энергии на реализацию технологического процесса сушки.

В процессе сушки зерна, протекающей при Т=40-70°С, энергозатраты о составляют 5,2-7,3 Дж -10 на 1 тонну высушенных семян. Среднегодовое расходование условного жидкого топлива по России и странам СНГ на обработку зерна примерно составляет 1,0-1,2 млн. тонн, электрической энергии -около 5,5 млрд. кВтч. Из этого количества энергозатрат много расходуется не рационально в связи с тем, что в целом по стране и СНГ высевают только 40-45% семян 1 класса всхожестью 90-95%, даже при этом по крайней мере 10% высеянных семян исключается из процесса формирования урожая.

Потери семян увеличиваются также из-за использования на посеве некондиционных по всхожести семян и широко практикуемого в хозяйствах завышения нормы высева. По этим причинам ежегодно теряется не менее 2 млн. тонн не всхожих, но полноценных по пищевым или кормовым качествам семян.

Доказано, что существующие методы не полностью удовлетворяют требованиям, предъявляемым к процессам сушки и обеззараживания по энергетическим затратам и получения экологически чистого продукта. Использование электромагнитных полей высокой частоты для этой цели, ограничивается, главным, образом из-за недостаточной проработки вопроса воздействия ЭМПВЧ на обрабатываемый материал с агентом сушки и из-за отсутствия промышленно-экспериментальных рабочих камер.

Существенный вклад в развитие классической теории сушки и тепло-массопереноса внесли A.B. Лыков и его школа, A.C. Гинзбург, П.А. Ребин-дер, П. Д. Лебедев, С.Д. Птицын, С.П. Рудопашта, Ю.М. Михайлов и многие другие.

Значительную роль в становлении и развитии применения электромагнитных полей для сельскохозяйственного производства (сушка, обеззараживание, стерилизация и т.д.) сыграли работы И.Ф. Бородина, Ф.Я. Изако-ва, И.А. Рогова, С.П. Лебедева, В.Т. Мустяца, Н.В. Цугленка, Р.Л. Филлипо-ва, Фогеля, И.Г. Фёдоровой и многих других отечественных и зарубежных учёных.

Применение ЭМПВЧ при обработке влажных материалов позволяет полностью контролировать и управлять температурным режимом нагрева материала, что позволяет получить конечный продукт высокого качества. В то же время применение ВЧ полей в подготовке семян к посеву позволят исключить из оборота применение ядохимикатов для обеззараживания семян.

Следует отметить, что в концепции развития механизации, электрификации и автоматизации сельскохозяйственного производства России на период 2000 г. определены приоритетные направления по разработке и производству новых видов электротехнического и электротеплового оборудования и созданию на их основе высокоэффективных электротехнологий по сушке, обработке и хранению сельскохозяйственной продукции с использованием ВЧ и СВЧ энергии.

Доказано, что наибольший экономический эффект получается при применении ВЧ нагрева в тех процессах, в которых термообработка занимает много времени. Это связанно с тем, что ВЧ энергия позволяет резко интенсифицировать процессы тепло- и массопереноса. Однако на пути применения высокоэффективной ВЧ технологии по сушке и обеззараживанию семян стоят нерешенные задачи, связанные прежде всего с выбором экономически целесообразной технологии обработки и разработкой установки, совмещающей в себе процесс сушки и процесс термического обеззараживания без применения ядохимикатов.

Поэтому разработка новых энергосберегающих технологий и технических средств, совмещающих два технологических процесса на основе ВЧ энергии, является актуальной.

Объект нашего исследования - технологический процесс высокочастотной сушки семян при их подготовке к посеву.

Исследование осуществлялось на основе теоретических методов: теории теплопроводности, тепло-электродинамики, математического и физического моделирования с использованием измерительной и вычислительной техники, с применением аппарата теории активного планирования технологического процесса.

В результате проведенных исследований были получены следующие основные положения, определяющие научную новизну работы: разработана математическая модель сушки и обеззараживания семян в высокочастотном поле; установлена взаимосвязь основных факторов высокочастотной ад-сорбционно-контактной сушки, влияющих на качественные показатели семян пшеницы; представлены технические устройства, реализующие высокочастотный способ предпосевной обработки семян зерновых культур; разработаны статистические модели решения задач исследования высокочастотной обработки семян пшеницы, позволяющие определять показатели эффективности и осуществлять выбор рациональных технологических режимов; получены адекватные уравнения регрессии, связывающие результативный признак (температура нагрева, скорость снижения влагосодержания, всхожесть, урожайность, зараженность) с режимными параметрами высокочастотной обработки семян (напряженность, соотношение объемов (зерно-адсорбент), экспозиция); 8 разработан алгоритм управления технологическим процессом обработки семян и определены режимы, обеспечивающие максимальный эффект прибавки урожая и снижение зараженности семян при снижении энергозатрат.

Практическая ценность работы заключается в следующем: выполненные исследования создают базу для проектирования технологии и технических средств ВЧ оборудования для предпосевной и послеуборочной обработок семян пшеницы; разработанные техническое задание, техническое условие и техническая документация на установку предназначены для проектирования и изготовления ВЧ установок по подготовке семян к посеву; разработан алгоритм управления технологическим процессом; разработана программа для ПЭВМ, позволяющая определять оптимальный режим технологического процесса обработки семян в ЭМПВЧ. Реализация и внедрение результатов работы: установка по предпосевной обработке семян испытана в производственных условиях учхоза "Миндерлинское" Сухобузимского района; результаты исследований использованы в методических рекомендациях "Интенсификация тепловых процессов подготовки семян к посеву энергией ВЧ полей", которые утверждены на НТС Госагропрома СССР; результаты исследований использованы в учебном процессе Крас

ГАУ; техническая документация на ВЧ сушилку принята к внедрению «Ук-рсортсемовощ».

Работа выполнена на кафедре системоэнергетики Красноярского государственного аграрного университета в соответствии с планом НИР Крас-ГАУ и ВИЭСХа в соответствии с поручением СМ СССР и Постановлением ГКНТ СССР (№121 от 9.04.82 г., №552 от 11.04.91 г.).

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ:

1. Анализ существующих методов подготовки семян к посеву показывает, что большинство способов и технических средств для их осуществления по сушке и обеззараживанию семян сельскохозяйственных культур в настоящее время не нашли широкого применения из-за высоких энергозатрат, низкой удельной производительности установок, противоречивых сведений об эффективности методов сушки и обеззараживания.

2. Теоретическая модель процесса нагрева и сушки семян пшеницы позволила определить рациональные параметры и пределы их варьирования, которые должны изменяться в пределах: средняя температура нагрева массы семян 36.53 °С, экспозиция обработки 3.5 мин., соотношение объемов зерно-адсорбент У=1,2.1,5. Для сохранения максимального эффекта увеличения всхожести и обеззараживания семян необходимо проводить при тех же параметрах температуры и времени.

3. На основе методики активного планирования эксперимента разработана установка и проведены исследования влияния технологических параметров сушки на показатели эффективности процесса высокочастотной обработки семян. Применение модели и результатов исследования позволили найти оптимальные параметры обработки в электромагнитном поле высокой частоты, при напряженности поля Е=4,25 кВ/см, средней температуре нагрева и времени обработки 4.5 мин.

4. На основе экспериментальных исследований изготовлена установка диэлектрического нагрева сыпучих материалов (а.с. № 1428895) и разработано устройство для поддержания температуры обрабатываемого зерна в заданных пределах и