WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 14 |

Обоснование электротехнологических параметров и режимов низковольтного активатора для предпосевной обработки семян лука

-- [ Страница 5 ] --

Разработать конструкцию и исследовать электротехнологические режимы низковольтного активатора установки для предпосевной обработки семян импульсным электрическим полем.

Исследовать влияние электротехнологических режимов активатора на предпосевную обработку семенного материала лука ИЭП, стабильно улучшающих его посевные качества. На основании полученных результатов разработать инженерную методику определения рациональных режимов работы указанного активатора.

Построить математические модели методом регрессионного анализа, описывающие экспериментальные результаты исследований влияния параметров импульсного электрического поля и времени обработки на посевные качества семенного материала лука.

Подготовить техническое задание на изготовление макетного образца установки и выполнить технико-экономическое обоснование с целью внедрения способа предпосевной обработки семян низковольтным импульсным электрическим полем в хозяйствах края.

2. ОБОСНОВАНИЕ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И

РЕЖИМОВ НИЗКОВОЛЬТНОГО АКТИВАТОРА С ДВИЖУЩИМСЯ

СЛОЕМ СЕМЯН

2.1. Анализ однородности распределения напряженности электрического поля в обрабатываемом слое семян внутри активатора В исследовательских опытах, как правило, используются активаторы со значительным воздушным промежутком между электродом и верхним слоем семян [45, 47, 110, 137, 138]. Воздушный промежуток фактически является токоограничивающим сопротивлением, на котором падает избыточное напряжение, подводимое к активатору. Этот промежуток препятствует прохождению значительного тока проводимости, который может вызвать повреждение семян. Реально на слой семян падает только часть напряжения, значительно меньше подводимого к электродам. Поэтому при разработке и создании промышленных установок избыток напряжения на воздушном промежутке должен быть сведен к минимуму для того, чтобы максимально снизить напряжение источника. Этот факт необходимо учитывать при исследовании слоя семян как электрической нагрузки с целью получения достоверных данных о напряженности поля в слое.

Семенная масса, подвергаемая обработке, в слое гетерогенна, так как состоит из двух компонентов: семян и воздуха. Плотность и количество воздушных включений этой структуры может быть различной по всему объему.

Анализ материалов ряда авторов показывает, что в активаторе обработка слоя семян проводится при наличии воздушного зазора между слоем семян и электродом [45, 47, 110, 130]. Возможны следующие комбинации состояния слоя семян в электродной зоне активатора:

неуплотненный слой в свободном вертикальном падении;

слой на изолированной подложке без касания электродов;

слой с односторонним касанием электрода;

К этому перечню следует добавить разрабатываемый в данной работе вариант: слой с двухсторонним касанием электродов (без воздушного зазора), в котором, по нашему предположению, легче контролировать токи и напряженность поля. Это важно, так как для обработки семян обязательным требованием является именно однородность напряженности электрического поля во всех сечениях слоя, находящегося в активаторе. При свободном формировании слой не имеет строго одинаковой толщины, следовательно, напряженность электрического поля вдоль него различна.

Рассмотрим активатор с односторонним касанием электродов слоем семян.

Слой с односторонним касанием электрода соответствует наличию однородной изоляционной прослойки между вторым электродом и слоем семян. Эта прослойка может быть воздушной или из диэлектрического материала. Условно в этом случае можно принимать межэлектродное пространство как двухслойный конденсатор, в котором один слой семенной. Для упрощения анализа можно принять семенной слой как однородный диэлектрик с известными характеристиками средней диэлектрической проницаемости и проводимости.

Поле и напряжение в межэлектродном пространстве активатора в этом случае можно анализировать по теории многослойного конденсатора [94].

Рассмотрим сечение вертикальной плоскостью активатора с реальным слоем семян при наличии воздушной прослойки (рисунок 2.1). Пусть высота слоя семян вдоль электродов сильно изменяется. Проанализируем значение напряженности электрического поля в зоне с минимальной и максимальной толщиной слоя. Предположим, что на интервале х вдоль электродов высота слоя неизменна.

Электрическое поле в межэлектродном пространстве на интервале х плоскопараллельное, т.е. вектор напряженности электрического поля перпендикулярен плоскости электрода.

Рисунок 2.1 – Сечение вертикальной плоскостью активатора с реальным слоем Напряжение U между электродами равно сумме падении напряжений на воздушном промежутке толщиной (d d1 ) и на слое семян толщиной d1.

где U в - напряжение на воздушном промежутке, В; U сл - напряжение на слое семян, В Поскольку вектор напряженности электрического поля перпендикулярен поверхности электродов активатора и поверхности слоя семян, то значения напряженностей поля в воздушном промежутке и в слое семян обратно пропорциональны их диэлектрическим проницаемостям [58]:

где Е в и Есл - напряженности электрического поля на слое воздуха и слое семян соответственно, В/м; в и сл - диэлектрические проницаемости воздуха и слоя семян соответственно.

Выражение (2.1) и (2.2) можно представить в виде Решив систему уравнений (2.3), получим:

Из соотношений (2.4) и (2.5) следует, что напряженность электрического поля в слое воздуха больше, чем в слое семян, поскольку в сл. При изменении толщины слоя семян существенно изменяется напряженность поля внутри него.



Действительно, дифференцированием соотношения (2.5) получаем выражение для относительного изменения напряженности электрического поля в слое семян в зависимости от его толщины d1 :

из соотношения (2.6) получаем, что относительное изменение напряженности электрического поля в слое семян при изменении его толщины всего на 10 % от максимальной толщины заполнения, составляет 8,3 %. Если же d1 0,8d и d1 0,2 d1, то указанное изменение напряженности электрического поля составит уже 58,3 %, что очень велико. Следовательно, неоднородность заполнения по толщине слоя семян оказывает существенное влияние на величину действующей на семена величины напряженности электрического поля. Отсюда следует, что крайне важно обеспечить одинаковость толщины слоя семян во всем объеме активатора. Это требование делает задачу разработки определенной конструкции активатора весьма актуальной.

Необходимо отметить, что другая возможная форма активатора цилиндрическая. Тогда активатор может представлять собой два коаксиально расположенных цилиндра, пространство между которыми заполняется семенами достаточно плотно и однородно. Однако напряженность электрического поля внутри этого активатора, представляющего цилиндрический конденсатор, существенно изменяется вдоль его радиуса, согласно выражению:

где l – длина цилиндров активатора, м; r1 и r2 - соответственно радиусы наружного и внутреннего цилиндров, м; U - приложенное внешнее напряжение к электродам (цилиндрам), В.

Поэтому нами была предпочтительно выбрана форма активатора в виде конденсатора с плоскими взаимопараллельными прямоугольными электродами.

2.2. Электрические параметры семян сельскохозяйственных культур Наряду с конструктивной формой активатора существенное значение для обрабатываемых семян (в нашем случае лука), из которых в первую очередь необходимо выделить диэлектрическую проницаемость и электропроводность семян. Как указывалось ранее, внутри активатора даже при наиболее плотном заполнении его внутреннего объема мы имеем, по сути, смесь «семена-воздух».

Для малых степеней ( 0,1 ) заполнения включениями объема смеси известно проницаемости смеси см [112]:

где y1 и y 2 - объемные доли обоих компонентов, а 1 и 2 - соответственно их диэлектрические проницаемости.

При высоких степенях заполнения включениями объема смеси ( 0,5...0,7 ) экспериментально подтверждено предпочтение формулы Бруггемана [49]:

здесь - степень заполнения объема включениями (т.е. семенами);

остальные обозначения как в соотношении (2.8).

Причем соотношение (2.9) позволяет достаточно точно пересчитать экспериментально измеренную величину см в диэлектрическую проницаемость семян - 2, когда 1 1,0 (т.е. воздух).

электромеханическим методом диэлектрические проницаемости семян по работам некоторых авторов: Ниязова А.М., Шмигеля В.В. (таблица 2.1) [89, 159].

Таблица 2.1 – Относительные диэлектрические проницаемости, измеренные для ряда сельскохозяйственных культур В работе Хайновского В.И., Козырева А.Е. приводятся экспериментальные данные по диэлектрическим параметрам, измеренным методом диэлектрического конденсатора на достаточно низких частотах f 120 Гц и f 1000 Гц, которые отображаются в таблице 2.2 [139].

В таблице 2.2 использованы следующие обозначения: С см - электрическая емкость конденсатора смеси «семена-воздух» при максимально плотном заполнении; см и 2 - соответственно диэлектрические проницаемости смеси «семена-воздух» и семян; tg - тангенс диэлектрических потерь, измеренный для семян, заполняющих объем измерительного конденсатора; k - коэффициент удельной электропроводности слоя семян в измерительном конденсаторе (т.е.

«зажатого» между электродами плоского конденсатора).

сельскохозяйственных культур Как следует из таблиц 2.1 и 2.2, данные по диэлектрической проницаемости семян существенно зависят как от метода, так и от частоты, на которой выполняются измерения.

Поскольку товарные семена, хранимые на элеваторах, обладают по ГОСТу конечной влажностью ( 14% ), то имеет смысл обсудить их электропроводность в объеме активатора, определяемую объемной и поверхностной проводимостью семян. Объемная электропроводность семян, как и твердых диэлектриков, носит не электронный, а ионный характер. Это связано с тем, что ширина запрещенной зоны в диэлектриках (W ) существенно больше средней тепловой энергии фотонов решетки диэлектрика (т.е. W kT ), поэтому лишь ничтожное количество электронов может отрываться от своих атомов за счет теплового движения. Ионы же часто оказываются слабо связанными в узлах решетки, и энергия W, необходимая для их отрыва, сравнима с kT. Поэтому, несмотря на меньшую подвижность ионов по сравнению с подвижностью электронов, ионная проводимость оказывается больше электронной за счет большей концентрации свободных ионов:

где nион и nэл - ионная и электронная электропроводность соответственно, См; q - заряд иона, Кл; е - заряд электрона, Кл; ион и эл - подвижность ионов и электронов соответственно,.

Поэтому носителями заряда в диэлектриках обычно оказываются ионы малых размеров, с высокой подвижностью.

В общем случае в диэлектрике имеется несколько видов носителей заряда.

положительные ионы движутся к катоду, а отрицательные - к аноду. Указанный электролиз сильно проявляется лишь при приложении высоких постоянных напряжений и при повышенных температурах.

Слой семян может быть представлен электрической схемой замещения в виде последовательно соединенных сопротивлений утечки, зашунтированных параллельно включенной электрической емкостью каждого семени. Вследствие касания семян друг с другом, полная схема замещения для них внутри активатора есть последовательно-параллельное соединение сопротивлений и емкостей всех семян внутри активатора. В качестве простейшего примера на рисунке 2. поверхностной и объемной проводимостями.

Отметим, что поверхностная электропроводность диэлектриков создается поверхностных слоев, поэтому обычно диэлектрик характеризуется значением удельного поверхностного сопротивления:

где h - расстояние между параллельными друг другу кромками электродов, м; b - длина электродов, м.

объемного токов утечек через семена:



Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 14 |
 


Похожие материалы:

« ВАЛЕЕВ РУСЛАН АЛЬФРЕДОВИЧ ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБЛУЧЕНИЯ МЕРИСТЕМНЫХ РАСТЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СВЕТОДИОДНЫХ УСТАНОВОК Специальность 05.20.02 – электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель: 1 Доктор технических наук, профессор Кондратьева Н.П. Ижевск 2014 2 Оглавление ВВЕДЕНИЕ 1.АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИИ ВЫРАЩИВАНИЯ МЕРИСТЕМНЫХ РАСТЕНИЙ И ИСТОЧНИКОВ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ...»

« Нигматулин Ильдар Дагиевич ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ТРАКТОРОВ, ОСНАЩЕННЫХ ГАЗОБАЛЛОННЫМ ОБОРУДОВАНИЕМ Специальность 05.20.03 – Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук. Научный руководитель: доктор технических наук, доцент Володин В.В. Саратов – 2014 2 Содержание СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 1 1.1 Системы ...»

« Кожевников Юрий Александрович РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ УСТАНОВКИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИТНОГО КОТЕЛЬНОГО БИОТОПЛИВА ИЗ ОТХОДОВ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ФЕРМ И НЕФТЕХОЗЯЙСТВ 05.20.01 – технологии и средства механизации сельского хозяйства Диссертация на соискание степени кандидата технических наук научный руководитель: д.т.н., профессор, академик РАСХН, заслуженный деятель науки РФ Стребков Д.С. Москва – 2014 2 СОДЕРЖАНИЕ Введение ………………………………………………………………………………………. 6 Актуальность ...»




 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.