Повышение эффективности процесса сушки зерна путем контроля влажности в потоке при помощи диэлькометрического волноводного метода тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Панферов Сергей Юрьевич

• Панферов Сергей Юрьевич
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Панферов Сергей Юрьевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ЗЕРНА В ПОТОКЕ

1.1 Значение контроля влажности зерна при сушке

1.2 Обзор существующих систем измерения влажности

1.2.1 Обзор поточных емкостных и резонаторных влагомеров

1.2.2 Обзор микроволновых влагомеров

1.3 Анализ конструкции шахтной зерносушилки

1.4 Описание техники диэлькометрии

1.5 Обзор диэлькометрических методов и средств измерения влажности

1.5.1 Емкостный метод измерения

1.5.3 Высокочастотные и сверхвысокочастотные методы измерения

1.6 Выводы из анализа диэлькометрических методов измерения

1.7 Цель, гипотеза и задачи исследования

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВОЛНОВОДНОГО

ДИЭЛЬКОМЕТРИЧЕСКОГО МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ

2.1 Теоретические основы диэлькометрии

2.2 Теоретическое описание диэлькометрических измерений в волноводе

2.3 Теоретическое обоснование определения критической частоты по отраженному сигналу

2.4 Обоснование использования квазикритических частот для определения относительной диэлектрической проницаемости среды волновода

ГЛАВА 3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Цель и задачи экспериментальных исследований

2.2 Экспериментальная установка

2.3 Методика проведения исследований

2.3.1 Поисковый лабораторный эксперимент

2.3.2 Исследование нерегулярного волновода и обоснование выбора квазикритической частоты

Выводы по главе

ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ВЫСОКОЧАСТОТНОГО ИНТЕГРАЛЬНОГО МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ

4.1 Результаты лабораторных экспериментов

4.2 Результаты полевых испытаний метода измерения влажности

4.3 Технико-экономическая оценка результатов исследования

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А: Патент на изобретение №2723295

ПРИЛОЖЕНИЕ Б: Акт производственных испытаний

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности процесса сушки зерна путем контроля влажности в потоке при помощи диэлькометрического волноводного метода»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. На значительной территории России остро стоит проблема уборочной влажности зерна большинства сельскохозяйственных культур. Это обусловлено периодическим дефицитом тепла в период вегетации и высокой вероятностью неблагоприятных погодных условий во время уборки. Последствия заготовки и хранения зерна с повышенной влажностью проявляются в его самосогревании, поражении гнилостными, плесневыми и дрожжевыми микроорганизмами, потере хлебопекарных качеств и энергетической ценности. Общий ущерб при хранении влажного зерна может достигать 30-70%, а зачастую партии такого зерна полностью теряют потребительские свойства. Снижение качества также приводит к падению его всхожести, что влечет за собой серьезные экономические потери.

Проблема обостряется при резком увеличении нагрузки на уборочную и сушильную технику, вызванном сжатыми сроками уборки и подготовки к хранению. Тем не менее, требования к обеспечению кондиционной влажности зерна остаются неизменными.

Для контроля влажности зерна применяют влагомеры ручного и поточного типов. Поточный влагомер, как правило, осуществляет измерения в определенном небольшом объеме, образованным антеннами, обкладками конденсаторов или корпусом самого измерительного устройства и встраивается в продуктопровод, камеру или бункер зерносушилки. Не смотря на достаточно высокие показатели точности измерений, на сегодняшний день применение таких влагомеров весьма ограничено. В числе причин лежат высокая стоимость измерителей, а также достаточно сложные правила эксплуатации и отсутствие персонала с достаточной квалификацией. Исходя из этого, контроль влажности зерна зачастую осуществляется при помощи ручных влагомеров типа Wile-55, ФАУНА-М и др.

Низкая точность измерений таких влагомеров, вкупе с измерением влажности малого объема зерна и известной проблемой неравномерности сушки вынуждает сельхозпроизводителя идти на заведомое пересушивание зерна для обеспечения его пригодности к хранению, при этом неся повышенные издержки.

Таким образом, существует проблема получения достоверных данных о влажности зерна в ходе его сушки в потоке. Выход видится в разработке новых методов и средств, позволяющих охватывать в процессе измерения значительные объемы зерна и получать при этом усредненные данные о влажности, тем самым повышая общую достоверность измерений.

Степень разработанности темы. Проблема контроля влажности зерна является важной проблемой как с точки зрения технологий производства, хранения и переработки так и с точки зрения энергетики АПК. Исследования в области измерения влажности зерновых культур ведутся по всему миру. Практически в каждом аграрном отраслевом ВУЗе или НИИ бывшего СССР велись работы по совершенствованию существующих и созданию перспективных методов и средств измерения влажности. Тематике измерения влажности посвящены работы таких ученых как В. К. Бензарь, И. И. Ренгарт, М. А. Берлинер, В. А. Дайнеко, Ю. П. Секанов, И. П. Ананьев, Е.А. Четвериков и других. Из зарубежных ученых значительный вклад в развитие теории влагометрии зерна внесли Nelson S.O., Stuart O., Kupfer K., Brodie G., Kraszewski A., Skierucha W., Trabelsi S., а также другие авторы.

Анализ существующих методов и подходов к измерению влажности зерна, и сыпучих материалов в целом, показал, что вне зависимости от рассматриваемого способа измерения - кондуктометрический, емкостный или при помощи энергии СВЧ-излучений, измерение влажности проводится в относительно малом объеме материала. Такой подход не позволит решить обозначенную проблему и получить интегральную влажностную оценку.

Перспективным видится применение теории классической электродинамики, в частности возбуждения радиоволноводов. Объем, ограниченный

5

конструктивными элементами зерносушилки, предлагается рассматривать в качестве волновода, с его дальнейшим возбуждением. Особенности возбуждения волноводов позволяют считать полученный результат как усредненный. Исследование предполагает определение взаимосвязи между параметрами возбуждения такого волновода и важностью зерна, заполняющего его.

Цель исследования: повышение энергетической эффективности процесса сушки зерна пшеницы в шахтных зерносушилках за счет поточного измерения влажности зерна диэлькометрическим волноводным методом.

Объект исследования: диэлькометрический волноводный метод измерения влажности зерна.

Предмет исследования: взаимосвязи параметров возбуждения нерегулярного волновода с диэлектрическими характеристиками зерна.

Сформулированы задачи исследования:

1. Обосновать применение диэлькометрического волноводного метода измерения влажности зерна пшеницы, основанного на определении критической частоты волновода по частотным зависимостям коэффициента отражения, в условиях нерегулярного волновода.

2. Разработать методику выделения критической частоты по частотной характеристике коэффициента отражения электромагнитной волны.

3. Разработать экспериментальную установку для исследования диэлькометрического волноводного метода измерения влажности зерна. Разработать методику экспериментальных исследований.

4. Провести экспериментальные исследования по измерению влажности зерна пшеницы с использованием диэлькометрического волно-водного метода измерения. Оценить энергетическую эффективность процесса сушки зерна в шахтной зерносушилке при поточном измерении влажности волноводным диэлькометрическим методом

Методы исследования: для проведения теоретической части исследования применялись методы электродинамики, физики, математики, ди-элькометрии. Помимо этого, применялись средства трехмерной компьютерной симуляции электродинамических и радиочастотных процессов из программного пакета CST Microwave Studio. В лабораторных и полевых экспериментальных исследованиях использовались методы термогравиметрии, диэлькометрии, а также других известных методов. Обработка результатов проводилась с использованием методов математической статистики.

Научная новизна основных положений, выносимых на защиту:

1. Впервые предложено использовать электродинамический параметр - критическую частоту волновода, для измерения влажности зерна.

2. Разработана методика определения диэлектрической проницаемости зерна через смещение критической частоты нерегулярного волновода, определяемой по частотным характеристикам коэффициента отражения.

3. Показаны взаимосвязи между критической частотой нерегулярного волновода, относительной диэлектрической проницаемостью и влажностью зерна.

Научная новизна подтверждается патентом Российской Федерации на изобретение №2723295.

Практическая значимость работы и реализация ее результатов

Результаты научно-исследовательской работы могут быть использованы специализированными учреждениями для разработки поточных влагомеров и систем контроля влажности зерна в зерносушилках. Влагомеры, построенные на данном методе измерения, могут использоваться в сельскохозяйственном производстве для создания автоматических зерносушилок. При помощи разработанной экспериментальной установки, были проведены полевые испытания метода измерения влажности на шахтной зерносушилке в ЗАО «Путь к коммунизму», с.Кислянское Курганской области.

7

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Измерение влажности зерна диэлькометрическим волноводным методом, основанным на теории возбуждения заполненной диэлектриком волноводной системы и определении ее критической частоты по частотным характеристикам коэффициента отражения.

2. Методика обработки частотных зависимостей коэффициента отражения возбуждаемой волноводной системы и параметр определения ее квазикритической частоты - 811оп (опорный уровень коэффициента отражения).

3. Взаимосвязи между влажностью материала, его диэлектрической проницаемостью и критической частотой возбуждения заполняемого нерегулярного волновода.

4. Результаты оценки технико-экономической эффективности результатов исследования.

Научная гипотеза исследования: определение влажности зерна, помещенного в волноводную систему, возможно за счет измерения критических частот пустой и заполненной волноводной системы.

Теоретическая и практическая значимость работы.

В ходе исследований было получено теоретическое обоснование работоспособности высокочастотного интегрального метода измерения влажности - показана взаимосвязь между влажностью зерна пшеницы, его диэлектрической проницаемостью и критической частотой возбуждения вол-новодной системы. Практическая значимость работы заключается в разработке нового интегрального высокочастотного метода измерения влажности зерна и экспериментальной установки для его реализации.

Методология и методы исследования. Теоретические исследования проводились с использованием классической теории электродинамики, диэлькометрии, физики, математики. Экспериментальные исследования

проводились на современном измерительном оборудовании, с применением

8

современных цифровых технологий. Обработка результатов производилась средствами программной среды статистических расчетов R. Измерение влажности зерна в лабораторных исследованиях производилось термогравиметрическим методом.

Личный вклад автора. Вклад автора состоит в постановке цели и задач исследования, проведении теоретических изысканий, проработке теории вопроса и обосновании предлагаемого метода и методик обработки результатов. Автор самостоятельно разработал план и провел лабораторные и полевые эксперименты, осуществил анализ результатов, сформулировал выводы по данному исследованию.

Степень достоверности и апробация результатов исследования:

Материалы, использованные в работе и результаты исследований доложены и одобрены на международных научно-практических конференциях ФГБОУ ВО ЮУрГАУ, на специализированных международных конференциях по проблемам СВЧ International Conference «Microwave & Telecommunication Technology» (CriMiCo,2017, CriMiCo,2018). Результаты и основные теоретические положения многократно представлены на конкурсе на лучшую научную работу среди вузов Министерства сельского хозяйства РФ, на международном форуме «Наука будущего - наука молодых», на выставках «Золотая осень» и «День поля», на всероссийском съезде сельхозпроизводителей в Краснодаре в 2017г. Получен акт об успешных испытаниях предлагаемого высокочастотного метода измерения влажности зерна в ЗАО «Путь к коммунизму» с.Кислянское Курганской области.

Публикации:

По материалам диссертации опубликовано 9 научных работ, в том числе 1 патент РФ на изобретение, 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ИЗМЕРЕНИЯ

ВЛАЖНОСТИ ЗЕРНА В ПОТОКЕ

1.1 Значение контроля влажности зерна при сушке

Зерно является живым организмом, в котором протекают слабые, но не прекращающиеся процессы жизнедеятельности, направленные на обеспечение жизнеспособности зародыша. Основным физиологическим процессом, протекающим в зерне, является его дыхание.

Дыхание зерна - процесс, сопровождающийся выделением в окружающую среду СО2 и поглощения кислорода. Дыхание зерна является следствием процесса обмена веществ внутри зерновки. При интенсивном дыхании зерна в ворохе происходит локальное повышение концентрации СО2, поднимается температура зерна. Это явление называется самосогреванием зерна. Самосогревание зерна приводит к снижению его качества. При увеличении температуры зерновой массы, вызванного его самосогреванием, наблюдается развитие патогенной микрофлоры и микроорганизмов, появление вредителей. Самосогревание так же является причиной самовозгорания зерна, и в целом ведет к значительным экономическим потерям, вплоть до потери всей партии зерна.

Интенсивность дыхания зерна зависит от его влажности. В первом приближении, различают два вида влаги в зерне - свободную и связанную [1]. Связанная влага содержится в зерне с влажностью до ~12%, как следует из названия она находится в состоянии связи с сухим веществом зерновки -химической или механической, и не участвует в процессах жизнедеятельности зерна [2]. Свободная влага - влага в зерне свыше 12%, запасается в капиллярах зерна и является основным агентом, участвующим в обмене веществ в зерновке. При отсутствии свободной влаги в зерновке, процессы жизнедеятельности приостанавливаются и наступает состояние покоя -

интенсивность дыхания зерна сводится к минимуму и исключается возможность его самосогревания, снижается риск поражения зерна [3,4].

Задача снижения влажности зерна при подготовке его к хранению решается в ходе послеуборочной обработки, в частности сушки зерна [3, 4, 5 ,6, 7]. Особенность сушки сельскохозяйственных культур заключается в сжатых сроках на послеуборочную обработку и больших партиях зерна, поступающих с полей. Поэтому, для того чтобы успеть обработать весь объем поступающего с полей зерна, сушку осуществляют в промышленных зерносушилках большой производительности. На сегодняшний день широко используются шахтные зерносушилки. Они отличаются сравнительно высокими технико-экономическими показателями, просты по конструкции, удобны и надежны в эксплуатации [8]. В шахтных зерносушилках сушка производится конвективным способом. При конвективном способе сушки тепловая энергия передается зерну от нагретого агента сушки - воздуха или смеси воздуха и топочных газов. Технологическая схема конвективной сушки приведена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Технологическая схема конвективной сушки зерна в шахтной зерносушилке [2].

Агент сушки образуется за счет косвенного подогрева атмосферного воздуха в теплообменнике либо за счет его смешения с топочными газами. При подготовке агента сушки устанавливают соответствующие технологическому режиму сушки параметры - его температуру и влажность. При достижении требуемых значений параметров, агент сушки подается в камеру зерносушилки., где происходит его смешение с зерном. Тепло от агента сушки передается зерну, разогревая его. В разогретом зерне сообщенная теплота тратится на парообразование свободной влаги, которая выделяется из зерна и выносится агентом сушки из зерносушилки. Эти процессы носят название тепло- и влагопереноса.

Сушка зерна является одним из наиболее затратных этапов его производства. Согласно данным [9], энергозатраты в структуре себестоимости сушки достигают 75%, а из валового объема всех энергоресурсов, затраченных на производство зерна, до 55% приходится на его сушку. Снижение затрат на сушку возможно за счет оптимального регулирования параметров сушки [2]. Задача оптимизации сводится к поиску режимов, при которых будет достигнута максимальная скорость сушки с минимальными энергозатратами, при сохранении исходного качества зерна.

Так, интенсификация процесса сушки производится за счет увеличения температуры теплоносителя и экспозиции сушки - времени, в течение которого зерно подвергается нагреву. Биологическая природа зерна обуславливает его отклик на температурное воздействие [136] - превышение температуры зерна сверх допустимых пределов приводит к снижению его качества. Для товарного зерна максимальная интегральная температура сушки не должна превышать 55ОС. При перегреве зерна происходит денатурация белка, разрушение аминокислот, зерно теряет свою пищевую ценность, снижаются его хлебопекарные качества [2].

Для семенного зерна условия более жесткие, его интегральная температура в ходе сушки не должна превышать 39-40ОС [137]. Нарушение

12

рекомендуемого температурного режима сушки семенного зерна приводит к снижению его всхожести и значительным потерям урожая в будущем.

Обеспечение температурного режима достигается за счет снижения температуры теплоносителя, или времени нагрева зерна. Это приводит к снижению производительности зерносушильного комплекса, что в условиях сжатых сроков и, зачастую, неблагоприятных погодных условий, повышает риски потерь урожая. Таким образом, процесс сушки зерна должен быть построен так, чтобы довести зерно до кондиционной влажности без изменения его качества, при этом обеспечивая приемлемую производительность зерносушильного агрегата.

Режимные параметры сушки зерна во многом обусловлены его свойствами. Исследованию свойств зерна как объекта сушки посвящены работы Гинзбурга А.С. [10], Птицына С.Д. [11], Резчикова В.А., Баума А.Е. [12] и других авторов. Результаты всестороннего изучения свойств как зерновки, так и зерновой массы позволили обосновать технологические режимы сушки зерна, в зависимости от предельно допустимой температуры теплоносителя и нагрева зерна [13].

Для поддержания оптимальных, или близких к оптимальным, режимов сушки разрабатываются системы управления зерносушилками. Исследованиям зерносушилок как объектов управления посвящены труды таких ученых, как Бородин И.Ф. [21], Гинзбург А.С. [14], Секанов Ю.П. [15], Андрианов Н.М. [19], Манасян С.К., Цугленок Н.В. [20], Краусп В.Р. [16], Жидко В.И. [17, 18], Whitfield R.D.[21], Giner S.A. [22], Nellist M.E.[23], Brooker D.B., Bakker-Arkema F.W [24]. и др.

Управление процессом сушки может осуществляться на основании информации, получаемой от датчиков, установленных в наиболее характерных местах зерносушилки. Основными параметрами для регулирования в процессе сушки являются

— температура нагрева зерна в, основной контролируемый параметр во всех системах управления зерносушилками;

— влажность зерна W;

— температура сушильного агента Т,

— перепад влажности зерна, или влагосъем ДW, характеризует скорость сушки;

— относительная влажность отработанного агента сушки фвых, характеризует интенсивность насыщения сушильного агента влагой;

— критерий интенсивности сушки Да, характеризующий перепад абсолютных влажностей теплоносителя на входе и на выходе из сушильной камеры;

— производительность зерносушильного агрегата Q, которая характеризует количество зерна, подаваемого в камеру зерносушилки.

Крауспом предложена классификация систем управления зерносушилками по используемым параметрам управления процессом сушки (рисунок 1.2).

Системы автоматического управления процессом сушин зерна

По параметрам агента сушки

* £

=г а

3 с

^ л

Щ

э

а-.

5 а. ф ^

О

и Ф с

и

ь

£ г I г

с г

I -

5

По параметрам агента сушки и зерна

и га

3 X ш ф

=1 3 > ш

ФЗ « и га а- Ф

X ЧЭ 1- х ф 1— с ь

та та га

е ^ I га-

Ъ о>. I- си га

■и л

с оф О

— с £

и 3"

ф Л

1- СП

II

2 и

га

щ с

та ш

Ь 2 3

5 ^ 5

Ц, га га Ь & 5

5 ^

га

ь-

х (Т5

х

2 ^ го О. ф

О

л О X 1-

I

о о

£ ^ X

«Э £

га Э ■ у

т

и т

£)

О. о

Щ I

Ь га =г ф

^ а. X

и ш о

с

5

и

н-

По параметрам зерна и оптимальным зависимостям

2

О

X а. ф ф X

О

и га а. га СП 1-

О £ о. □

О

а. о с:

с с га

о о:

о. ^ £

X I о

и ф I

ь X

ъ % ш га

га о_ ч. л

ф С га

с

и

и

§ 5 I Е

га .

а. с

о о

о. 2

I 1 I

Е I 3

Ф ш т

У §

5 к

3 ^ с

о

л

5

£

5

Е ¥

11 О ш Ф С.

о

^

ь о

05 х

5 л 5-

£ с; V

го Э

ш Ё

Я5 Е>

и

с

-О о

% О) С

и

о с

Рисунок 1.2 - Классификация систем автоматического управления процессом сушки зерна [16]

В приведённой классификации системы управления разбиты по трем группам:

1. с управлением по параметрам агента сушки;

2. с управлением по параметрам агента сушки и зерна;

3. с управлением по параметрам зерна и оптимальным зависимостям.

В исторической ретроспективе, первая группа систем оказалась наиболее распространенной. Такие системы направлены на управление процессом сушки за счет регулирования температуры агента сушки Т и, иногда, его относительной влажности фвых. Такие системы просты и надежны в эксплуатации. Примером такой системы может служить автоматическая многоточечная система управления шахтной зерносушилкой [25] (рисунок 1.3).

1 - клапан управления потоком воздуха; 2 - зерносушилка; 3 - контроллер; 4 - выгрузное устройство; у - датчики температуры агента сушки на выходе; - влажность поступающего зерна; т - производительность выгрузного устройства; и2 - температура агента сушки на входе;

Рисунок 1.3 - Схема автоматической системы управления зерносушилкой [25].

В рассмотренной схеме управления, контроллер получает данные о входной температуре теплоносителя на входе его в шахту. Данные о выходной температуре теплоносителя снимаются с помощью с датчиков температуры, расположенных по ходу движения зерна в шахте, на выходе.

В следующей системе автоматического управления контролируются входные и выходные величины температуры агента сушки Т и его относительной влажности ЯИ, а также температуры зерна (Рисунок 1.4) [26].

1 - холодный воздух; 2 - датчики температуры и относительной влажности окружающего воздуха сушки на входе; 3 - топка; 4 - датчик температуры зерна на входе; 5 -датчик температуры агента сушки на входе; 6 - датчик температуры зерна на выходе; 7 - датчики температуры и относительной влажности агента сушки на выходе; 8 - шахта зерносушилки; 9 - вытяжные вентиляторы; 10 - отработанный агент сушки.

Рисунок 1.4 - Схема автоматической системы управления

зерносушилкой [26].

В рассмотренных работах управление зерносушилкой во многом обуславливает его температурная чувствительность, таким образом управление строится на температурных характеристиках зерна и агента сушки. Рассмотренные системы автоматического управления зерносушилками, построены на принципах обратной связи по температуре отработавшего теплоносителя. Температура отработавшего теплоносителя измеряется на полпути вдоль сушильной колонны. По мере увеличения влажности зерна на входе в

зерносушилку, температура отработанного воздуха в точке измерения

16

снижается. Это изменение температуры является управляющим сигналом для системы управления, которая регулирует периодичность работы разгрузочного устройства, т.е. изменяя скорость движения зерна в шахте и экспозицию сушки.

Теоретически, такая автоматическая система управления с температурной обратной связью способна адекватно управлять зерносушилкой. Лабораторные исследования показывают перспективность развития таких систем. Тем не менее, на практике она оказывается неэффективной и выходная влажность зерна значительно отличается от теоретических значений [177]. Причины такого явления лежат в специфике промышленной сушки зерна. При большом объеме зерна в камере сушилки обеспечение равномерного изменения его температуры и влажности является проблемой [27]. Неравномерность распределения полей температуры зерна и влажности может достигать достигает 9 и 13% соответственно [28]. Высокая инертность процессов теплопереноса и теплопередачи обуславливает низкую информативность реальных показаний температуры на выходе из камеры зерносушилки и, как следствие, неоптимальное управление. Неравномерность влажности зерна, поступающего в зерносушилку, так же не учитывается в данном способе управления.

Не смотря на большое количество работ, посвященных исследованию проблем автоматического управления зерносушилками по параметрам агента сушки и зерна, до сих пор подавляющее их большинство управляется вручную. Зерносушилки оснащаются датчиками температуры и влажности, но как правило, их показания носят индикационный характер, управление осуществляет оператор сушилки.

На сегодняшний день признанным является тот факт, что для оптимального управления зерносушилкой требуется прямое оперативное измерение влажности - на входе в сушилку и на выходе [29]. Применение таких

систем управления позволит наиболее полно оценивать текущий процесс сушки и оптимально регулировать его параметры.

В работе [30] авторами разработана микропроцессорная система управления шахтной зерносушилкой с рекуперацией, основанная на контроле наиболее полного перечня параметров сушки: входных и выходных температурно-влажностных параметров как агента сушки, так и зерна, температуры воды в рекуператоре, уровня зерна в зерносушилке и др. (рисунок 1.5).

1

2

71

12

3

8

I

_ТЗ 6

Надсушиль-ный бункер

Камера рекуперации

Сушильная камера

Камера охлаждения

Секция выгрузки

14

7

М1

7

Т4

12

42

13

Т5

9

Т6

10

11

1 - подогрев воздуха; 2 - горячий теплоноситель для подогрева воздуха; 3 - холодный воздух; 4,5 -датчики верхнего и нижнего уровня надсушильного бункера; 6 - датчик температуры в камере сушилки; 7 - входной влагомер; 8 - поток зерна; 9 - датчик температуры в камере рекуперации; 10 - датчик температуры отработавшего агента сушки; 11 - отработанный воздух; 12 - датчик температуры зерна на выходе из цикла сушки; 13 - выходной влагомер; 14 - высушенное зерно.

Рисунок 1.5 - Функциональная схема автоматической системы управления зерносушилкой [30].

Приведенная схема является показательным примером схемы системы управления, которая охватывает все необходимые для оптимального управления процессом сушки параметры. Не смотря на очевидные преимущества такой схемы управления, коммерческие системы автоматического управления на ее основе или подобных не получили распространения в виду отсутствия доступных систем измерения влажности, позволяющих адекватно оценивать влажность зерна на входе и выходе из сушилки.

1.2 Обзор существующих систем измерения влажности

1.2.1 Обзор поточных емкостных и резонаторных влагомеров

На сегодняшний день на рынке поточные емкостные влагомеры представлены всего несколькими моделями, наиболее широкое применение получил поточный влагомер Фауна-П, ООО «Лепта» (рисунок 1.6).

Рисунок 1.6 - Внешний вид Рисунок 1.7 - Внешний вид

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Панферов Сергей Юрьевич, 2023 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ребиндер П. А. О формах связи влаги с материалами в процессе сушки // Всесоюзное совещание по интенсификации процессов и улучшению качества материалов при сушке в основных отраслях промышленности и сельском хозяйстве,— М.: Профиздат, 1958.— С. 20—23.

2. Баум А.Е., Резчиков В.А. Сушка зерна. - М.: Колос, 1983.-223 с.

3. Борин А. А. Обработка почвы и урожайность зерновых // Зерновое хозяйство. 2007. № 7. 78 с.

4. Гордеев А. В., Бутковский В. А., Алтухов А. И. Российское зерно - стратегический товар XXI века. М. : Дели принт, 2007. 472 с.

5. Добрынин В. А. Экономика сельского хозяйства. М. : Агропро-миздат, 2004. 544 с.

6. Заводчиков Н. Д. Повышаем эффективность зернового производства // Зерновое хозяйство. 2007. № 1. 68 с.

7. Рябухина Елена Владимировна, Нуждина Марина Владимировна Значение послеуборочной обработки зерна // АНИ: экономика и управление. 2015. №1 (10). URL: https://cyberleninka.ru/artide/n/znachenie-posleuborochnoy-obrabotki-zerna (дата обращения: 14.04.2022).

8. Андерсон Дж. А., Уолкок А.У Хранение зерна и зерновых продуктов. - М.: Колос, 1978. 472 с.

9. Смирнов И.А. Совершенствование технологического процесса работы аэрожелобной сушилки: автореф. дис. ... канд. технических наук. ФГБОУ ВО ЧГСХА, Чебоксары, 2016.

10. Гинзбург A.C. и др. Влага в зерне. - М.: Колос, 1969. - 184 с.

11. Птицын С.Д. Зерносушилки// Изд. 2-е испр. и доп. - М.: Машиностроение, 1966. - 270 с.

12. Баум А.Е., Резчиков В.А. Сушка зерна. - М.: Колос, 1983, 23 с.

13. Фрегер Ю.Л. Исследование процесса конвективной сушки зерна в виброожиженном слое. Дисс. к.т.н. М., ВИСХОМ, 1966.

121

14. Гинзбург A.C., Гержой А.П., Птушкин А.Т. Автоматизация процессов сушки зерна. -М. : Заготиздат, Сб. 37, 1962, 44 с.

15. Секанов Ю.П. Влагометрия сыпучих и волокнистых растительных материалов. -М. : ВИМ, 2001, С.190

16. Краусп В.Р. Автоматизация послеуборочной обработки зерна. -М.: Машизд., 1975. - 368 с

17. Жидко В.И. Исследование процесса сушки зерна в связи с его автоматизацией. Автореф. дисс. д.т.н., Одесса, 1970. - с.58.

18. Жидко В.И., Городецкий А.Э. Автоматическое регулирование температуры нагрева зерна в шахтной зерносушилке/ Сб.ЦШТИ Госкомзага СССР.- М., 1967.-33 с

19. Андрианов Н.М. Повышение эффективности процесса сушки путем совершенствования рабочих органов, системы контроля и управления зерновых сушилок. дисс. на соиск. ... докт.техн.наук., Санкт-Петербург-Пушкин, 2005. - с.456.

20. Цугленок Н. В., Манасян С. К. Методологические основы построения многоуровневой системы моделей сушки зерна // Вестник Крас-ГАУ 2008. №6., С. 139- 145.

21. Whitfield R. D. Control of a mixed-flow drier Part 1: Design of the control algorithm //Journal of Agricultural Engineering Research. - 1988. - Т. 41. - №. 4. - С. 275-287.

22. Giner S. A., Bruce D. M., Mortimore S. Two-dimensional simulation model of steady-state mixed-flow grain drying. Part 1: The model //Journal of Agricultural Engineering Research. - 1998. - Т. 71. - №. 1. - С. 37-50.

23. Nellist M. E. Modelling the performance of a cross-flow grain drier //Journal of Agricultural Engineering Research. - 1987. - Т. 37. - №. 1. - С. 4357.

24. Brooker D. B., Bakker-Arkema F. W., Hall C. W. Drying and storage of grains and oilseeds. - Springer Science & Business Media, 1992.

25. Jaaksoo U. J., Talvis E. M., Ummer J. M. Microprocessor-based grain dryer control //Software for Computer Control 1982. - Pergamon, 1983. - С. 473477.

26. Jokiniemi H. T., Ahokas J. M. Drying process optimisation in a mixed-flow batch grain dryer //Biosystems engineering. - 2014. - Т. 121. - С. 209-220.

27. Малин, Н. И. Термоустойчивость и неравномерность нагрева как факторы воздействия на режим сушки зерна / Н. И. Малин // Международный технико-экономический журнал. - 2018. - № 4. - С. 26-36.

28. Андрианов, Н. М. Идентификация шахтной зерносушилки в условиях нормальной работы / Н. М. Андрианов, Ш. Мэй, Ю. Сюе // Фундаментальные исследования. - 2015. - № 2-16. - С. 3459-3465.

29. Eltigani A. Y, Bakker-Arkema F. W. Automatic control of commercial crossflow grain dryers //Drying Technology. - 1987. - Т. 5. - №. 4. - С. 561575.

30. Li S., Cao S., Meng W. Design of Grain Dryers' Control System //IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - IOP Publishing, 2017. - Т. 212. - №. 1. - С. 012017.

31. Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник / В.В. Клюев, Ф.В. Соснин, В.Н. Филинов и др. / Под ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 1995. 408 с.

32. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий: Справочник. Т. 1, 2 / Под ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 1976.

33. Kraszewski A. Microwave aquametry—a bibliography //Journal of Microwave Power. - 1980. - Т. 15. - №. 4. - С. 298-310.

34. Мельник Б.Е., Малин Н.И. Справочник по сушке и активному вентилированию зерна. - М.: Колос, 1980. - 175с.

35. Giner S. A., Bruce D. M., Mortimore S. Two-dimensional simulation model of steady-state mixed-flow grain drying. Part 1: The model //Journal of

Agricultural Engineering Research. - 1998. - Т. 71. - №. 1. - С. 37-50.

123

36. Лисовский, В. В. Микроволновой контроль влажности в технологических процессах АПК / В. В. Лисовский, И. А. Титовицкий. - Минск : БГАТУ, 2013, 232с.

37. Лыков А.В. Теория теплопроводности. — М.: Высш. школа, 1967. — 599 с

38. Физические основы взаимодействия древесины с водой/Коло-совская Е. А., Лоскутов С. Р., Чудинов Б . С.— Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1989.— 216 с.

39. Гинзбург А. С. Основы теории и техники сушки пищевых продуктов.— М.: Пищевая пром-сть, 1973.— 528 с.

40. Цимерманис, Лазарь Борисович. Термодинамика влажностного состояния и твердения строительных материалов / Л.-Х. Б. Цимерманис. -Рига : Зинатне, 1985. - 247 с.

41. Lamm G., Pack G. R. Local dielectric constants and Poisson-Boltz-mann calculations of DNA counterion distributions //International journal of quantum chemistry. - 1997. - Т. 65. - №. 6. - С. 1087-1093.

42. Thorp J. M. The dielectric behaviour of vapours adsorbed on porous solids //Transactions of the Faraday Society. - 1959. - Т. 55. - С. 442-454.

43. Bockris J. O. M., Devanathan M. A. V., Müller K. On the structure of charged interfaces //Electrochemistry. - Pergamon, 1965. - С. 832-863.

44. Serdyuk V. Dielectric study of bound water in grain at radio and microwave frequencies //Progress In Electromagnetics Research. - 2008. - Т. 84. -С. 379-406.

45. Henry F. et al. Free and/or bound water by dielectric measurements //Food chemistry. - 2003. - Т. 82. - №. 1. - С. 29-34.

46. Ulaby F. T., El-Rayes M. A. Microwave dielectric spectrum of vegetation-Part II: Dual-dispersion model //IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. - 1987. - №. 5. - С. 550-557.

47. Tikhonov V. V. Dielectric model of bound water in wet soils for microwave remote sensing //IGARSS'97. 1997 IEEE International Geoscience and

124

Remote Sensing Symposium Proceedings. Remote Sensing-A Scientific Vision for Sustainable Development. - IEEE, 1997. - Т. 3. - С. 1108-1110.

48. Кулешов А.П. Измерение электрических свойств зерна // Сб. науч. тр. ВИМ. - 1977. - Т.77. - С.123-136.

49. Птицын С.Д., Секанов Ю.П., Баталин М.Ю. Моделирование диэлектрических свойств зерновой массы // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 1982. №12. С47-49.

50. Nelson S. O., Stetson L. E. Frequency and moisture dependence of the dielectric properties of hard red winter wheat //Journal of Agricultural Engineering Research. - 1976. - Т. 21. - №. 2. - С. 181-192.

51. Koledintseva M. Y, Chandra S. K. R., DuBroff R. E., Schwartz R. W. Modeling of dielectric mixtures containing conducting inclusions with statistically distributed aspect ratio. Progress In Electromagnetics Research, 2006, Vol. PIER 66.

52. Koledintseva M. Y, DuBroff R. E., Schwartz R. W., Drewniak J. L. Double statistical distribution of conductivity and aspect ratio of inclusions in dielectric mixtures at microwave frequencies. Progress In Electromagnetics Research, 2007, Vol. PIER 77.

53. Yang D. et al. Numerical simulation for the effective conductivity of composite medium in high frequency //PIERS Online. - 2007. - Т. 3. - №. 4. -С. 457-461.

54. Wang H. G., Chan C. Mixture effective permittivity simulations using IMLMQRF method on preconditioned EFIE //Progress In Electromagnetics Research. - 2006. - Т. 57. - С. 285-310.

55. Jorgensen J. L. et al. A bridge method for dielectric measurements of grain and seed in the 50-to 250-MHz range //Transactions of the ASAE. - 1970. - Т. 13. - №. 1. - С. 18-0020.

56. Moisture meters (Makes, models and prices) // Power Farming, 1970. vol. 44. - p.6.189.

57. Stetson L.E., Nelson S.O. Audiofrequency dielecric properties of grain and seed // Transaction of Engineering Research, 1981 - vol. 26,2 - p. 171178

58. Stetson L.E., Nelson S.O. A method for determining dielectric properties of grain and seed in the 200 to 500 MHz range // Transactions of ASAE, 1970. - vol.13.4.-p.491-495.

59. Stetson L.E., Nelosn S.O., Audiofrequency dielectric properties of grain and seed // Transactions of the ASAE, 1972. - vol. 15, I. - p.180-184,188.

60. Corcoran P.T., Audiofrequency dielectric properties of grain and seed // transactions of ASAE, 1970. - vol.13,2. - p.348-351.

61. Chaplin, M. F. 2000. A proposal for the structuring of water. Biophysical Chemistry. 83(3): 211-221.

62. Chaplin, M. 2004. Water Structure and Behavior. December, 2004. http: //www.lsbu.ac.uk/water/index.html

63. Chaplin, M. 2007. Water Structure and Science. 7th June, 2007. http: //www.lsbu.ac.uk/water/

64. Buchner R., Barthel J., Stauber J. The dielectric relaxation of water between 0 C and 35 C //Chemical Physics Letters. - 1999. - T. 306. - №. 1-2. -C. 57-63.

65. Boyarskii D. A., Tikhonov V. V., Komarova N. Y. Model of dielectric constant of bound water in soil for applications of microwave remote sensing //Progress In Electromagnetics Research. - 2002. - T. 35. - C. 251-269.

66. Meissner T., Wentz F. J. The complex dielectric constant of pure and sea water from microwave satellite observations //IEEE Transactions on Geosci-ence and remote Sensing. - 2004. - T. 42. - №. 9. - C. 1836-1849.

67. Wagner R. J. et al. Guidelines and standard procedures for continuous water-quality monitors: station operation, record computation, and data reporting. - 2006. - №. 1-D3.

68. Brodie G., Jacob M. V., Farrell P. Microwave and Radio-Frequency Technologies in Agriculture: an introduction for agriculturalists and engineers. -Walter de Gruyter GmbH & Co KG, 2016.

69. Hill N. E. The temperature dependence of the dielectric properties of water //Journal of Physics C: Solid State Physics. - 1970. - Т. 3. - №. 1. - С. 238.

70. Hasted J. B. et al. Aqueous dielectrics. - London : Chapman and Hall, 1973. - Т. 122.

71. Kaatze U. Measuring the dielectric properties of materials. Ninety-year development from low-frequency techniques to broadband spectroscopy and high-frequency imaging //Measurement Science and Technology. - 2012. - Т. 24.

- №. 1. - С. 012005..

72. Черняк Г.Я. Электромагнитные методы в гидрогеологии и инженерной геологии. М.:Недра, 1987, 216 с.

73. Nelson S. O. Moisture-dependent kernel-and bulk-density relationships for wheat and corn //Transactions of the ASAE. - 1980. - Т. 23. - №. 1. -С. 139-0143.

74. Кулешов А.П. Измерение электрических свойств зерна // Сб. науч. тр. / ВИМ. 1977. - Т.77. - С. 123-136

75. Kupfer K. (ed.). Electromagnetic aquametry: Electromagnetic wave interaction with water and moist substances. - Springer Science & Business Media, 2006.

76. Kraszewski A., Nelson S. O. Composite model of the complex permittivity of cereal grain //Journal of Agricultural Engineering Research. - 1989.

- Т. 43. - С. 211-219.

77. Kaiser W. Early theories of the electron gas //Historical studies in the physical and biological sciences. - 1987. - Т. 17. - №. 2. - С. 271-297.

78. Tronstad L. Optische Untersuchungen an elektrochemisch aktivierten und passivierten Metallspiegeln //Zeitschrift für Physikalische Chemie. -1929. - Т. 142. - №. 1. - С. 241-281.

79. Хиппель А.Р. Диэлектрики и волны. М.: ИЛ, Ред. литературы по вопросам техники, 1960. - 439 с.

80. Ш. Б. Шдь, Диэлектрометрия / Пер. с венг. В. Д. Калашникова ; Под ред. В. В. Малова. - Москва : Энергия, 1976. - 200 с.

81. Дебай П. Полярные молекулы / Debye P. - М. ; Л. : Гос. науч.-техн. изд-во, 1931. - 247 с.

82. Браун, В. Диэлектрики / Перевод с англ. А. H. Губкина ; Под ред. В. А. Чуенкова. - Москва : Изд-во иностр. лит., 1961. - 326 с.

83. Берлинер М.А. Измерения влажности. 2-е изд. - М.:Энергия, 1973. - 400 с.

84. Barthel, K. - Steinmann, G.: Ing.-Arbeit, Fachchule f. Chemie, Ko-then/Anh. 1953

85. Гроот, Сибрэн Руурдс де. ^равновесная термодинамика / С. Р. де Гроот, П. Мазур ; Перевод с англ. В. Т. Хозяинова ; Под ред. Д. H. Зубарева. - Москва : Мир, 1964. - 456 с.

86. Р. Хагедорн, "Причинность и дисперсионные соотношения (Диалог на темы классической физики)", УФ^ 91:1 (1967), 151-160

87. Челидзе Т. Л., Деревянко А.И., Куриленко О.Д. Электрическая спектроскопия гетерогенных систем. Киев, «Шукова Думка», 1977, 231с.

88. Шван Г.П. Спектроскопия биологических веществ в поле переменного тока. - В кн.: Электроника и кибернетика в биологии и медицине. Пер. с англ. М., 1963, с. 71-108.

89. Четвериков Е. А., Петров H. Ю. ВЫБОР МЕТОДОВ ИЗМЕРЕ^Я BЛАЖHОСТИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ В ПОТОКЕ //АKТУАЛЬHЫE ПРОБЛЕМЫ ЭЖРГЕТИКИ АПК. - 2017. - С. 277-279.

90. Critchild, F.E., Gibson, I.A., Hall, J.L.: J. Am. Chem. Soc. 75, 1991 (1953).

91. Gerischer H., Tobias C. W. Advances in electrochemical science and engineering. Vol. 2. - 1992.

92. Иманов Л. М., Абасов Я. М. — «Журнал физической химии», 1965, т. 39, - 3044 c.

93. Hartmuth L. The possibilities of an ultra short-wave therapy in the decimeter wave field //Strahlentherapie. - 1954. - Т. 94. - №. 3. - С. 434-440.

94. Huber O. Eine Methode zur Bestimmung der Dielektrizitätskonstanten (DK) und des dielektrischen Verlustes (tg 5) von Flüssigkeiten im Dezimeterwellenbereich //Naturwissenschaften. - 1951. - Т. 38. - №. 12. - С. 281-282.

95. Artsdalen E. R. V. et al. Electrical conductance and density of molten salt systems: KCl-LiCl //KCl-NaCl and KCl-KI. - 1954. - Т. 12. - С. 55.

96. Roberts S., Von Hippel A. A new method for measuring dielectric constant and loss in the range of centimeter waves //Journal of Applied Physics. - 1946. - Т. 17. - №. 7. - С. 610-616.

97. Дмитроченко Д. А., Лобанов А. М., Михайлов Г. П., Шевелев В. А. — «Заводская лаборатория», 1959, т. 25, - C. 1121.

98. Borgnis F. Eine neue Methode zur Bestimmung der Dielektrizitätskonstanten und des Verlustfaktors dielektrischer Stoffe im cm-Wellen-bereich //Naturwissenschaften. - 1941. - Т. 29. - №. 34. - С. 516-517.

99. Rampolla R. W., Miller R. C., Smyth C. P. Microwave Absorption and Molecular Structure in Liquids. XXV. Measurements of Dielectric Constant and Loss at 3.1-mm Wavelength by an Interferometric Method //The Journal of Chemical Physics. - 1959. - Т. 30. - №. 2. - С. 566-573.

100. Vaughan W. E., Lovell W. S., Smyth C. P. Microwave Absorption and Molecular Structure in Liquids. XLIV. Investigation of Dielectric Relaxation by an Interferometric Method for the Measurement of Dielectric Constant and Loss at 2.2-mm Wavelength //The Journal of Chemical Physics. - 1962. - Т. 36. - №. 2. - С. 535-539.

101. Васильев А. Н. Классическая электродинамика. Краткий курс лекций: учеб. пособие. — 2-е изд., стереотипное. — СПб.: БХВ-Петербург, 2010. — 288с: ил. — (Учебная литература для вузов)

102. Харвей, А. Ф. Техника сверхвысоких частот [Текст] : Пер. с англ. - Москва : Сов. радио, 1965. - 2 т.; 22 см. [Т.] 1. - 1965. - 783 с

103. Andreas Aichholzer, Christian Schuberth, Herwig Mayer, Holger Arthaber. Microwave testing of moist and oven-dry wood to evaluate grain angle, density, moisture content and the dielectric constant of spruce from 8 GHz to 12 GHz // EUROPEAN JOURNAL OF WOOD AND WOOD PRODUCTS. - 2018.

- Vol.: 76, N.1, pp.: 83-103; DOI: 10.1007/s00107-017-1203-x.

104. Литвищенко В. Л., Кунаков В. С., Никифоров И. Я. Определение влажности семян подсолнечника по отраженному от соцветий СВЧ-сигналу //Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. - 2013. - №. 6 (178). - С. 87-90..

105. Литвищенко В. Л. и др. Мощность отраженного СВЧ-сигнала от соцветий подсолнечника со стороны семян и обратной стороны, для дистанционного определения влажности семян подсолнечника //Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения. - 2015. -С. 103-105.

106. Полевик Н.Д., Панферов С.Ю. Поточный отражательный влагомер // АПК России. Т. 24 №1 - Челябинск: ФГБОУ ВО ЮжноУральский ГАУ, 2017. - С.86-90.

107. Полевик Н.Д., Панферов С.Ю. Отражательный СВЧ-метод измерения важности тонких слоев сельскохозяйственного сырья // 27-я Международная Крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо'2017). Севастополь, 10—16 сентября 2017 г. : материалы конференции. Т. 6, секц. 8/2.- С.1446-1451

108. Панферов С.Ю. К вопросу измерения влажности тонких слоев материала при помощи отражательного СВЧ-метода // АПК России. Т. 24 №2

- Челябинск: ФГБОУ ВО Южно-Уральский ГАУ, 2017. - С.498-502.

109. Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник / В.В. Клюев, Ф.В. Соснин, В.Н. Филинов и др. / Под ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 1995. 408 с.

110. Вайншток И. С., Герасимов В. Г., Гурвич А. К. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник //М.: Машиностроение. - 1976.

111. Skierucha W., Walczak R., Wilczak A. Comparison of Open-Ended Coax and TDR sensors for the measurement of soil dielectric permittivity in microwave frequencies //International agrophysics. - 2004. - Т. 18. - №. 4.

112. Renhart I., Tsentsiper B. Dielectric properties of bulk materials and restrictions to the application of two-parameter microwave aquametry //6Th International Conference on «Elektromagnetic Wave Interaction with Water and Moist Substances».-Weimar, Germany. - 2005. - С. 481-488.

113. Kraszewski A. Microwave aquametry—a bibliography //Journal of Microwave Power. - 1980. - Т. 15. - №. 4. - С. 298-310.

114. Nelson S. O. Measurement and applications of dielectric properties of agricultural products //IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. - 1992. - Т. 41. - №. 1. - С. 116-122.

115. Петров Б. М. Электродинамика и распространение радиоволн: учебник для вузов. - Учебник для вузов, 3-е изд., стереотип. - М.: Горячая линия- Телеком, 2014. - 558 с.; с ил.

116. Рогов И. А., Некрутман С. В. Свервысокочастотный нагрев пищевых продуктов. - М.: Агропромиздат, 1986, - 351 с.

117. Федюнин П.А., Дмитриев Д.А., ВоробьевА.А., Чернышов В.Н. Микроволновая термовлагометрия / Под общ. ред. П.А. Федюнина. М.: «Издательство Машиностроение-1», 2004. 208 c.

118. Ширман Я.Д. Радиоволноводы и объемные резонаторы / Я.Д. Ширман. - М.: Связьиздат, 1959, - с. 28.

119. Lecture 6.013 - Electromagnetics and Applications / Massachusetts Institute of Technology - CourseWare. Электронный ресурс http://ocw.mit.edu/ (Дата доступа 16.02.2018).

120. Brodie G., Jacob M. V., Farrell P. Microwave and Radio-Frequency

Technologies in Agriculture: an introduction for agriculturalists and engineers. -

131

Walter de Gruyter GmbH & Co KG, 2016.

121. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). - М.: «Колос», 1973. -336 c.

122. Nelson S. O. Dielectric properties of agricultural products-measurements and applications //IEEE transactions on Electrical Insulation. -1991. - Т. 26. - №. 5. - С. 845-869.

123. Kraszewski A., Nelson S. O. Composite model of the complex permittivity of cereal grain //Journal of Agricultural Engineering Research. -1989. - Т. 43. - С. 211-219.

124. Lewis M. A., Trabelsi S., Nelson S. O. Measurement Software to FacilitateFree-Space Permittivity Measurementson Agricultural Products //Applied Engineering in Agriculture. - 2015. - Т. 31. - №. 4. - С. 545.

125. Kraszevvski A. W., Nelson S. O. Microwave techniques in agriculture //Journal of microwave power and electromagnetic energy. - 2003. -Т. 38. - №. 1. - С. 13-35.

126. Семенов Н. А. Техническая электродинамика. Учебное пособие для вузов. - М., «Связь», 1973. - 480 с.

127. Секанов Ю., Колесникова А. УПРАВЛЕНИЕ СУШКОЙ ЗЕРНА: ТЕОРИЯ, ПРАКТИКА // АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ СУШКИ И ТЕРМОВЛАЖНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ В РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЯХ ПРОМЫШЛЕННОСТИ И АГРОПРОМЫШЛЕННОМ КОМПЛЕКСЕ сборник научных статей Первых Международных Лыковских научных чтений, посвящённых 105-летию академика А.В. Лыкова. 2015. 2015. P. 446-449.

128. Полевик Н. Д. Методы и средства борьбы с сорной растительностью с использованием импульсных СВЧ - излучений: дис. канд. техн. наук Челябинск, ЧГАУ, 2007. 218 с.

129. Ананьев И.П. Диссертация Ананьев И.П., Автогенераторные

измерительные преобразователи двухкомпонентной диэлькометрии

132

сельскохозяйственных материалов. - дис. докт. техн. наук, - С.-Петербург, ГНУ АФИ Россельхозакадемии, 2009. - 295 с.

130. Nelson S. O. Moisture-dependent kernel-and bulk-density relationships for wheat and corn //Transactions of the ASAE. - 1980. - Т. 23. -№. 1. - С. 139-0143.

131. Nelson S. O., Trabelsi S. Measurement of grain and seed moisture and density through permittivity relationships //2010 IEEE Instrumentation & Measurement Technology Conference Proceedings. - IEEE, 2010. - С. 964-969.

132. Naylon A. Microwave resonant sensors : дис. - Cardiff University,

2011.

133. Высокочастотный метод измерения влажности сельскохозяйственного сырья / Жданов Б.В., Полевик Н.Д., Панферов С.Ю. // В сборнике: 28-я Международная Крымская конференция "СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии" (КрыМиКо'2018). Материалы конференции. 2018. С. 1375-1380.

134. Обоснование алгоритма определения коэффициента отражения электромагнитного сигнала от облучаемого объекта / Полевик Н.Д., Панферов С.Ю. // В сборнике: развитие энергосистем АПК: перспективные технологии. Материалы Международной научно-практической конференции Института агроинженерии. Под редакцией М. Ф. Юдина. 2018. С. 128-132.

135. Фазочастотный метод анализа периодических зависимостей / Попов В.М., Панферов С.Ю., Саплин Л.А. // АПК России. 2020. Т. 27. № 1. С. 124-129.

136. Исследование влияния степени заполненности рупорного волновода на изменение режима его возбуждения / Полевик Н.Д., Панферов С.Ю. // В сборнике: Актуальные вопросы агроинженерных наук в сфере энергетики агропромышленного комплекса: теория и практика. Материалы национальной научной конференции Института агроинженерии. Под редакцией С.А. Гриценко. 2020. С. 104-109.

137. Патент РФ № 2723295, МПК G01N 22/04. Радиочастотное устройство измерения влажности / Жданов Б.В., Полевик Н.Д., Панферов С.Ю. - №2019123698 заявл. 22.07.2019; опубл. 09.06.2020, Бюл. №16. - 12 С.

138. Stetson L. V. E. A Method for Determining the Dielectric Properties of Grain and Seed in the 200-to 500-MHZ Range. - 1968.

139. Берлинер М.А. Электрические измерения, автоматический контроль и регулирование влаэности. - М.:Энергия, 1965. - 418с.

140. Берлинер М.А. Состояние и направление развития средств измерения и автоматического регулирования влажности за рубежом. - М.: Энергия, 1967. - 22с.

141. Берлинер М.А. Измерение влажности. - М.:Энергия, 1973. - 315с.

142. Берлинер М.А. Электрические методы и приборы для измерения и регулирования влажности. - М., Л.: Госэнергоиздат, 1969. - 310 с.

143. Вода в пищевых продуктах / Под ред. Ф.Б. Докуорта; пер. с английского. - М.: Пищевая промышленность, 1980. - 376с.

144. Четвериков Е.А., Моисеев А.П., Каргин В.А. Совершенствование установки сушки расторопши за счет автоматизации процесса измерения влажности.// Аграрный научный журнал, - Саратов, №7, 2015 - с.52-55.

145. Стребков Д. С., Тихомиров А. В. Перспективные направления развития энергетической базы села и повышения энергоэффективности сельхозпроизводства //Достижения науки и техники АПК. - 2009. - №. 10. -С. 4-8.

146. Цыдендоржиев Б. Д. Система управления термовлажностными режимами в шахтных зерносушилках с коробами. Автор. дис. канд. техн. наук. М.: НИИ с.-х. машиностроения им. В.П. Горячкина.-2003 //Автор. канд. дис. - 2003.

147. Секанов Ю.П. Влагометрия сельскохозяйственных материалов. -М.: Агропромиздат.1985. - с.160.

148. Кричевский Е.С., Волченко А.Г., Галушкин С.С. Контроль

134

влажности твердых и сыпучих материалов. - М.:Энергоиздат, 1987, - 136с.

149. Ландау Л.Д., Электродинамика сплошных сред. Изд. 2-е. - М.: Наука, 1982. - 624 с.

150. Секанов Ю.П., Попов В.И., Бахметьева Г.Н., Фомин А.Г., Мочалова Л.А. Исследование и разработка модели диэлектрической проницаемости зерновой массы с учетом объемной плотности // автоматизация и приборное оснащение стационарных процессов в растениеводстве (Труды ВИМ, Т.122). М. 1989. С.61-72.

151. Klein K., Santamarina J. C. Broad-band frequency measurements with electromagnetic waves //ASTM Geotech. Test. J. - 1997. - Т. 20. - №. 2. - С. 168-178.

152. Shi Q., Liu Y, Zhang W. Design of high-frequency based measuring sensor for grain moisture content //Computer and Computing Technologies in Agriculture IX: 9th IFIP WG 5.14 International Conference, CCTA 2015, Beijing, China, September 27-30, 2015, Revised Selected Papers, Part I 9. - Springer International Publishing, 2016. - С. 197-207.

153. Soltani M., Alimardani F. Moisture content prediction of Iranian wheat using dielectric technique //Journal of food science and technology. - 2014. - Т. 51. - С. 3500-3504.

154. Berbert P. A. et al. Density-independent radiofrequency dielectric models for moisture estimation in grain sorghum //Journal of Food Measurement and Characterization. - 2017. - Т. 11. - С. 204-212. https://doi.org/10.1007/s 11694-016-9387-z

155. Кирпа, Н. Использование энергии в процессах хранения и обработки зерна / Н.Кирпа // «АПК-Информ: овощи & фрукты» [Электронный ресурс]. - Режим доступа http://www.fmit-inform.com/ru/news/18772. - Дата доступа 01.02.2021.

156. Луцык, И. Б. Решение проблемы энергосбережения в задачах

хранения зерна / И. Б. Луцык // Научно-технический прогресс в

сельскохозяйственном производстве : Материалы Международной научно-

135

технической конференции. В 3-х томах, Минск, 10-11 октября 2012 года / Редколлегия: П.П. Казакевич (гл. ред.), О.О. Дударев. - Минск: Республиканское унитарное предприятие «Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по механизации сельского хозяйства», 2012. - С. 98-103.

157. Секанов, Ю. П. Влагометрия в процессах сушки растительных материалов / Ю. П. Секанов, М. А. Степанов // Современные задачи инженерных наук : Сборник научных трудов VI-ого Международного научно-технического Симпозиума, Международного научно-технического Форума, Москва, 11-12 октября 2017 года. - Москва: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет дизайна и технологии", 2017. - С. 123-128.

158. Тарасенко, А. П. Совершенствование технологии послеуборочной обработки зерна / А. П. Тарасенко, М. Э. Мерчалова, И. В. Баскаков // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. - 2009. - № 3(22). - С. 22-25.

159. Сорокин С. Зерновая отрасль России: перспективы на будущее // АгроФорум. 2020. №2. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/zernovaya-otrasl-rossii-perspektivy-na-buduschee (дата обращения: 03.02.2021).

160. Мачихина, Л. И. Проблемы зернового комплекса России / Л. И. Мачихина // Плодоводство и ягодоводство России. - 2015. - Т. 43. - С. 139145.

161. Пилипюк, В. Л. Технология хранения зерна и семян : учебное пособие для студентов, обучающихся по агрономическим специальностям / В. Л. Пилипюк. - Москва : Вузовский учеб., 2009. - 455

162. Nelson S.O., Samir Trabelsi. Factors Influencing the Dielectric Properties of Agricultural and Food Products // Journal of Microwave Power and Electromagnetic Energy. - 2016. - рр. 93-107, DOI: 10.1080/08327823.2012.11689828

163. F. Kremer, A. Schonhals. Broadband dielectric spectroscopy // Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York. - 2003. - Р. 739, DOI 10.1007/9783-642-56120-7

164. Беляев, Ю.К. Основные понятия и задачи математической статистики / Ю.К.Беляев, В.П.Носко. - М.: Изд-во МГУ,ЧеРо, 1998. - 191 с.

165. Калимулин, А.Н. Влияние физических методов на посевные и урожайные свойства семян яровых зерновых культур / А.Н. Калимулин, Н.А. Неясов, С В . Лазарев // Сб. науч. трудов к 75-летию Самарской СХИ, 1994. - С. 67 - 69.

166. Колесникова Г.К. Технология сушки и подработки семян зерновых культур в северных районах Томской области.

167. Гинзбург А. С. Технология сушки пищевых продуктов. - М.: Пищевая промышленность, 1976. - 248 с.

168. Сакун В. А. Сушка и активное вентилирование зерна и зеленых кормов. - М.: Колос, 1974. - 216 с.

169. Мальтри В. Сушильные установки сельскохозяйственного назначения. - М.: Машиностроение, 1979. - 526 с.

170. С.И. Дворецкий , В.М. Дмитриев, Г.С. Кормильцин, С.И. Пестрецов, А.А. Ермаков. ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ СУШКИ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР / Процессы и аппараты химических и других производств. Химия. Вестник ТГТУ. 2002. Том 8. № 2, с. 228 - 238.

171. S. A. Giner, C. E. Lupano, M. Anon. A MODEL FOR ESTIMATING LOSS WHEAT SEED VIABILITY DURING HOT-AIR DRYING. Cereal Chemistry. 68(1). 1991. С.77-80.

172. Bakker-Arkema F. W., Brooker D. B., Hall C. W. Drying cereal grains //Wesport, Co.: The Avi. - 1974.

173. Li Y. B., Cao C. W., Liu D. Y. Simulation of recirculating circular grain dryer with tempering stage // Drying technology. - 1997. - Т. 15. - №. 1. -С. 201-214., DOI: 10.1080/07373939708917226

174. Васильев А. Н., Северинов О. В., Макарова Ю. М. Разработка

137

компьютерной модели тепло-и влагообмена в плотном слое зерна //Вестник НГИЭИ. - 2016. - №. 4 (59). - С. 63-71.

175. Giner S. A., Mascheroni R. H. PH—Postharvest Technology: diffusive drying kinetics in wheat, Part 2: applying the simplified analytical solution to experimental data //Biosystems Engineering. - 2002. - Т. 81. - №. 1. - С. 85-97.

176. Palmer J. Selecting profitable automatic control systems //Microfiche collection. - 1984.

ПРИЛОЖЕ^Е А.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б.

УТВЕРЖДАЮ: Генеральный директор > «Ц\ть к коммунизму»

] • 5| Остапенко В.Т.

| I ¿1]

2019 г.

АКТ ИСПЫТАНИЙ

Научно-технических разработок в технологическом процессе сушки зерновых культур

1. Наименование объекта испытаний:

Прототип интегрального высокочастотного влагомера, предназначенный для осуществления поточного контроля влажности высушиваемых зерновых культур в выгрузном бункере шахтной зерносушилки «СТАРТ-30» N14.

2. Каким научным учреждением объект предложен к испытанию ФГБОУ ВО Южно-Уральский Государственный Аграрный Университет

3. Кем и когда принято решение о испытаниях

Руководством предприятия ЗАО «Путь к коммунизму» и сотрудниками кафедры «Энергообеспечение и автоматизация технологических процессов» ЮУрГАУ в августе 2019 г.

4. Наименование организации и ее адрес

ЗАО «Путь к коммунизму», Курганская область, Юргамышский район, село Кислянское, Советская улица, дом 19

5. Сроки проведения испытаний (начало - конец)

(ЮУрГАУ)

Август 2019 - Сентябрь 2019

1

6. Результаты испытаний

Испытания прототипа интегрального высокочастотного влагомера проводилось во время уборочной компании в период с августа по сентябрь 2019 года. Чувствительный элемент испытываемого устройства в виде антенны был встроен в выгрузной бункер шахтной зерносушилки «СТАРТ-30», N14. Изучалась возможность поточного измерения влажности зерновых культур в условиях реальной промышленной эксплуатации.

По результатам проведенных испытаний сделаны следующие заключения:

материала являются работоспособными в условиях реальной промышленной эксплуатации;

прототипа интегрального высокочастотного влагомера находятся на уровне контрольных, полученных при помощи ручного влагомера \Vile-55.

расположения обеспечивают достаточную для проведения измерений чувствительность;

— Износостойкость предлагаемой конфигурации обтекателя чувствительного элемента находится на приемлемом уровне;

7. Фамилия, имя, отчество, должность сотрудников, участвующих в испытаниях

Сотрудник ЗАО «Путь к коммунизму»,

Предлагаемые методы определения влажности высушиваемого

Результаты измерений, выполненные при помощи испытываемого

Предлагаемая конфигурация чувствительного элемента и вариант

главный энергетик,

Снежко А.Г.

Сотрудник ЮУрГАУ, канд. техн. наук, доцент кафедры Энергообеспечения и автоматизации технологических процессов

Полевик Н.Д.

Сотрудник ЮУрГАУ, аспирант кафедры

Энергообеспечения и автоматизации технологических процессов

Панферов С.Ю.

2