Установка для шелушения рапса в электромагнитном поле сверхвысокой частоты

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. Существующие заводы могут перерабатывать до 12 т не шелушённых семян рапса в сутки, производя из каждой тонны семян 40% масла для дизельного топлива и 60 % жмыха с содержанием до 20 % масла. Шелушённые семена рапса необходимо использовать для изготовления пищевого масла. Качественное шелушение семян рапса с отделением лузги и сохранением целостности ядра остаётся нерешённой проблемой.

Цель работы — разработка установки для шелушения семян рапса в электромагнитном поле сверхвысокой частоты при гидромеханическом разрушении и истирании оболочек.

Материалы и методы. Шелушение семян рапса происходит: за счёт гидромеханического разрушения (увлажнения оболочки для сохранения прочности ядра, однократного удара для разрушения прочности связей оболочек и ядра); истирания оболочек в результате трения о вращающийся конус конденсаторной части квазитороидального резонатора и взаимного трения семян в электромагнитном поле сверхвысокой частоты с последующим удалением оболочек за счёт продувки семян воздушным потоком.

Результаты. Сырьё транспортируется воздухом в приёмную ёмкость, где увлажняется. Затем увлажнённые семена через радиопрозрачную воронку, расположенную в конденсаторной части квазитороидального резонатора, попадают на поверхность ротора, подвергаются многократному ударному воздействию, интенсивному трению об абразивную поверхность. В результате этого оболочки семян рапса отделяются от ядер. Ядра падают вниз и выводятся через ёмкость. Легкие частицы удаляются воздухом через пневмосепарирующий канал. В осадочной камере происходит разделение тяжёлых относов и легких примесей. В оболочке семян рапса появляются микротрещины, что облегчает её отделение от ядра. Количество и скорость поглощения влаги зависят от температуры эндогенного нагрева компонентов семян рапса. При повышении температуры возрастает кинетическая энергия молекул воды и, следовательно, интенсивность влагопереноса в оболочке.

Заключение. Согласно расчётам, напряжённость электрического поля в резонаторе достигает 15 кВ/см, что позволяет при окружной скорости ротора 18–20 м/с увеличить температуру диэлектрического нагрева семян рапса на 15–20 °С и способствует отделению увлажнённой оболочки от ядра семян. При мощности электропривода ротора 4,2 кВт, частоте вращения 750 об/мин, мощности магнетронов 3,3 кВт, производительность установки составит 150 кг/ч, а энергетические затраты 0,05 кВт∙ч/кг. Достоинства шелушителя с СВЧ энергоподводом в квазитороидальный резонатор: высокая технологическая эффективность и сравнительно малый расход электроэнергии. Эндогенное тепло усиливает процесс набухания оболочек. Возникающие внутренние сдвиги облегчают процесс отделения оболочек от ядер рапса, а тепловой фактор позволяет сокращать продолжительность отделения.

Об авторах

Николай Николаевич Кучин

Нижегородский государственный инженерно-экономический университет

Email: nkuchin53@mail.ru
ORCID iD: 0009-0001-9176-2988
SPIN-код: 7394-2263

профессор, д-р тех. наук, профессор кафедры «Технический сервис»

Россия, Княгинино

Николай Васильевич Цугленок

Восточно-Сибирская ассоциация биотехнологических кластеров

Email: ntsuglenok@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7985-4217
SPIN-код: 3675-2354

член-корр. РАН, д-р тех. наук, первый вице-президент

Россия, Красноярск

Владимир Федорович Сторчевой

Российский государственный аграрный университет – МСХА им. К.А. Тимирязева

Email: v_storchevoy@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6929-3919
SPIN-код: 3546-7363

профессор, д-р техн. наук, заведующий кафедрой «Автоматизация и роботизация технологических процессов имени академика И.Ф. Бородина»

Россия, Москва

Александр Владимирович Сторчевой

Российский биотехнологический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: alecks.10@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3404-0361
SPIN-код: 7771-2542

старший преподаватель кафедры социально-гуманитарных дисциплин

Россия, Москва

Список литературы

  1. Патент РФ № 2710063 / 24.12.19. Бюл. № 36. Шамин Е.А., Михайлова О.В., Белова М.В., и др. Установка для шелушения рапса в электромагнитном поле сверхвысокой частоты. EDN: AWTAOV
  2. Патент РФ № 2769134 / 28.03.2022. Бюл. № 10. Новикова Г.В., Просвирякова М.В., Михайлова О.В. Установка для отделения оболочки семян рапса в процессе воздействия ЭМПСВЧ. EDN: ELQDAR
  3. Бутковский В.А., Мельников Е.М. Технология мукомольного, крупяного и комбикормового производств. М.: Агропромиздат, 1989.
  4. Стрекалов А.В., Стрекалов Ю.В. Электромагнитные поля и волны. М.: РИОР: ИНФРА-М. 2014.
  5. Дробахин О.О., Плаксин С.В., Рябчий В.Д., Салтыков Д.Ю. Техника и полупроводниковая электроника СВЧ. Севастополь: Вебер, 2013.
  6. Дробахин О.О., Салтыков Д.Ю. Исследование возможности применения связанных биконических резонаторов для определения параметров диэлектрических материалов // Прикладная радиоэлектроника. 2014. Т. 1, № 1. С. 63–69.
  7. Патент РФ на изобретение 2798570 / 23.06.2023. Бюл. № 18. Новикова Г.В., Михайлова О.В., Просвирякова М.В. и др. СВЧ установка для шелушения семян рапса. EDN: WFWVWU
  8. Патент РФ на изобретение 2769134 / 28.03.2022. Бюл. № 10. Новикова Г.В., Просвирякова М.В., Булатов В.А. и др. Установка для отделения оболочки семян рапса в процессе воздействия ЭМПСВЧ. EDN: ELQDAR
  9. Трухачев В.И., Сторчевой В.Ф., Кабдин Н.Е. и др. Развитие электроснабжения и применения электроэнергии в АПК. Москва: Мегаполис, 2022. EDN: QXUUOP
  10. Новикова Г., Михайлова О., Просвирякова М., Шаронова Т. Установка для шелушения рапса в электромагнитном поле сверхвысокой частоты // Комбикорма. 2022. № 12. С. 29–31. EDN: MSHNBZ doi: 10.25741/2413-287X-2022-12-2-189
  11. Новикова Г.В., Михайлова О.В., Просвирякова М.В. и др. Разработка установки для шелушения рапса // Вестник Чувашской государственной сельскохозяйственной академии. 2021. № 1 (16). С. 94–99. EDN: JKXXHC
  12. Новикова Г.В., Коробков А.Н., Михайлова О.В., Анисимова М.А. Установка для шелушения рапса в электромагнитном поле сверхвысокой частоты // Инновации в сельском хозяйстве. 2020. № 2 (35). С. 77–85. EDN: ZLSSAT
  13. Осокин В.Л., Михайлова О.В., Казаков А.В., Тихонов А.А. Электромагнитная безопасность при обслуживании СВЧ установок // Инновации в сельском хозяйстве. 2020. № 2 (35). С. 94–101. EDN: EQHXLF
  14. Шамин Е.А., Новикова Г.В., Михайлова О.В., Просвирякова М.В. Исследование распределения электромагнитного поля в резонаторе СВЧ установки непрерывно-поточного действия // Вестник Чувашской государственной сельскохозяйственной академии. 2020. № 4 (15). С. 115–123. EDN: XFAZRQ doi: 10.17022/chb3-fp18
  15. Новикова Г.В., Жданкин Г.В., Михайлова О.В., Белова М.В. Установка для комплексного воздействия электрофизических факторов на сырье // Известия Национальной академии наук Республики Казахстан. Серия химии и технологии. 2019. № 4 (436). С. 54.
  16. Михайлова О.В., Белова М.В., Коробков А.Н., Новикова Г.В. Разработка установки для шелушения рапса в электромагнитном поле сверхвысокой частоты // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2019. Т. 81. № 2 (80). С. 27–34. EDN: XDAEZW doi: 10.20914/2310-1202-2019-2-27-34
  17. Крайнов Ю.Е., Михайлова О.В., Казаков А.В., Меженина Е.И. Разработка и обоснование параметров установок для высокотемпературного формования комбинированного сырья // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. 2019. № 2 (35). С. 84–89. EDN: XBMGOV
  18. Патент РФ на изобретение 2641705 / 22.01.2018. Бюл. № 3. Осокин В.Л., Коробков А.Н., Белов А.А., и др. Сверхвысокочастотная установка для обеззараживания сыпучего сырья в непрерывном режиме. EDN: LFQEUF
  19. Патент РФ на изобретение 2671699 / 06.11.2018. Бюл. № 5. Белов А.А., Жданкин Г.В., Новикова Г.В., Михайлова О.В. Сверхвысокочастотная установка с передвижными полусферами для термомеханического разрушения сырья. EDN: KICAIF
  20. Патент РФ на изобретение 2655756 / 29.05.2018. Бюл. № 15. Коробков А.Н., Белов А.А., Михайлова О.В. и др. Сверхвысокочастотная установка для термообработки сыпучих продуктов. EDN: ZSVWSS
  21. Коробков А.Н., Михайлова О.В., Злобина Н.О. Разработка сверхвысокочастотной установки для термообработки сыпучего сырья. В кн.: Техника, дороги и технологии: перспективы развития. Сборник материалов Десятой студенческой научно-практической конференции имени Николая Васильевича Попова. Чебоксары: Волжский филиал МАДИ, 2018. С. 100–103. EDN: YWRTCT
  22. Крайнов Ю.Е., Михайлова О.В., Кириллов Н.К. Анализ рабочих камер, обеспечивающих термообработку и гранулирование отходов сельскохозяйственного сырья // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2018. № 2 (42). С. 6–12. EDN: XREQAX doi: 10.18286/1816-4501-2018-2-6-12
  23. Патент РФ на изобретение 2629221 / 28.08.2017. Бюл. № 25. Белов А.А., Жданкин Г.В., Новикова Г.В., Михайлова О.В. Сверхвысокочастотная установка с резонатором, образованным между двумя сферами для термомеханического разрушения сырья. EDN: VVXFQC
  24. Коробков А.Н., Михайлова О.В. Совершенствование технологии и сверхвысокочастотных установок для обеззараживания комбикорма // Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства. 2018. № 20. С. 380–384. EDN: YLBHLN
  25. Коробков А.Н., Осокин В.Л., Михайлова О.В., Белов А.А. Разработка установки для обеззараживания сыпучего сырья в непрерывном режиме // Вестник ВИЭСХ. 2017. № 1 (26). С. 27–31. EDN: YYYSJF
  26. Белов А.А., Михайлова О.В. Безопасная эксплуатация сверхвысокочастотной техники // Инновации в сельском хозяйстве. 2016. № 4 (19). С. 335–338. EDN: WHAOVP
  27. Рябченко В.Ю., Паслен В.В. Компьютерное моделирование объектов с помощью ПП СST microwave Studio // Современные проблемы радиоэлектроники и телекоммуникаций. 2018. № 1. С. 139. EDN: QIKITH
  28. Захаров В.В., Янкин С.В., Тригорлый С.В. Численное моделирование процессов СВЧ термообработки диэлектриков большой площади с применением СВЧ установок непрерывного действия // Вопросы электротехнологии, 2018. № 3(20). С. 36–41.
  29. Алексейчик Л.В., Курушин А.А. Моделирование возбуждения диэлектрического резонатора полем плоской электромагнитной волны // Журнал радиоэлектроники. 2020. № 11. С. 6. EDN: XYFOXB doi: 10.30898/1684-1719.2020.11.1

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Установка для шелушения рапса в электромагнитном поле сверхвысокой частоты: 1 — неферромагнитная загрузочная емкость; 2 — направляющий лоток; 3 — электропривод с радиопрозрачным валом; 4 — патрубок для подачи воды; 5 — радиопрозрачная воронка; 6 — радиопрозрачная электроприводная щетка; 7 — неферромагнитный наружный конус; 8 — конденсаторная часть квазитороидального резонатора; 9 — неферромагнитный внутренний электроприводной конус; 10 — мелкозернистый абразивный материал; 11 — неферромагнитный наружный цилиндр; 12 — тороидальная часть; 13 — радиопрозрачный центральный цилиндр; 14 — радиопрозрачная осадочная камера; 15 — пневмосепарирующий канал; 16 — радиопрозрачный патрубок; 17 — клапан; 18 — неферромагнитная коническая емкость; 19 — внутренний неферромагнитный цилиндр; 20 — радиопрозрачный средний цилиндр; 21 — радиопрозрачный поддон; 22 — радиопрозрачное отражательное кольцо; 23 — магнетроны воздушного охлаждения.

Скачать (326KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2024

Ссылка на описание лицензии: https://eco-vector.com/for_authors.php#07
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».