Сверхвысокочастотная хмелесушилка с поярусно расположенными резонаторами

Марьяна Валентиновна Просвирякова; Сторчевой Владимир Федорович; Наталья Геннадьевна Горячева; Ольга Валентиновна Михайлова; Галина Владимировна Новикова; Александр Владимирович Сторчевой

Марьяна Валентиновна Просвирякова РГАУ – МСХА имени К. А. Тимирязева https://orcid.org/0000-0003-3258-260X
Сторчевой Владимир Федорович РГАУ – МСХА имени К. А. Тимирязева https://orcid.org/0000-0002-6929-3919
Наталья Геннадьевна Горячева Академия гражданской защиты МЧС России https://orcid.org/0000-0003-4874-3922
Ольга Валентиновна Михайлова Нижегородский государственный инженерно-экономический университет https://orcid.org/0000-0003-1045-2003
Галина Владимировна Новикова Нижегородский государственный инженерно-экономический университет https://orcid.org/0000-0001-9222-6450
Александр Владимирович Сторчевой Московский государственный университет пищевых производств https://orcid.org/0000-0003-3404-0361

Ключевые слова: хмелесушилка, СВЧ-конвективный способ, магнетроны воздушного охлаждения, электромагнитное поле сверхвысокой частоты, свежеубранный хмель, диэлектрические параметры

Аннотация

Введение. Из анализа хмелесушилок различных систем и конструкций вытекает перспектива сушки хмеля комплексным воздействием энергии электромагнитного поля сверхвысокой частоты и конвективного тепла.
Цель статьи. Разработка конструкции малогабаритной СВЧ-конвективной хмелесушилки с обоснованными параметрами и интенсивной технологией сушки свежеубранного хмеля.
Материалы и методы. С учетом обоснованных критериев проектирования хмелесушилки и анализа существующих резонаторов предложена методика разработки хмелесушилки с энергоподводом в электромагнитном поле, включающая требования к конструкционному исполнению, к эксплуатационным и экономическим показателям и технологии.
Результаты исследования. Исследованы диэлектрические параметры хмеля и получены функциональные зависимости от влажности при частоте 2 450 МГц. Исследована динамика нагрева хмеля при изменении его фактора диэлектрических потерь в процессе воздействия электромагнитного поля сверхвысокой частоты. Разработана конструкционно-технологическая схема радиогерметичной СВЧ-конвективной хмелесушилки непрерывно-поточного действия с поярусно расположенными резонаторами для агропредприятий малой мощности. В экранирующем цилиндрическом корпусе поярусно расположены резонаторы: первый и третий резонаторы полусферические, а средний выполнен в виде эллипсоида для обеспечения высокой напряженности электрического поля.
Обсуждение и заключение. Ожидаемые удельные энергетические затраты хмелесушилки производительностью 12–13 кг/ч при мощности СВЧ генераторов 4,0 кВт для сушки свежеубранного хмеля влажностью 76–82 % до влажности 11–14%, составляют 0,30–0,33 кВт∙ч/кг. Необходимая напряженность электрического поля 2 кВ/см во всех трех резонаторах обеспечивается, следовательно, обеззараживание сырья происходит при температуре 65–70 ^оС за 5–6 мин пребывания в трех резонаторах.

Биографии авторов

Марьяна Валентиновна Просвирякова, РГАУ – МСХА имени К. А. Тимирязева

доктор технических наук, профессор кафедры автоматизации и роботизации технологических процессов им. академика И. Ф. Бородина РГАУ – МСХА имени К. А. Тимирязева (127550, Российская Федерация, г. Москва, ул. Тимирязевская, д. 49), ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3258-260X, prosviryakova.maryana@yandex.ru

Сторчевой Владимир Федорович, РГАУ – МСХА имени К. А. Тимирязева

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой автоматизации и роботизации технологических процессов им. академика И. Ф. Бородина РГАУ – МСХА имени К. А. Тимирязева (127550, Российская Федерация, г. Москва, ул. Тимирязевская, д. 49), ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6929-3919, energo-air@rgau-msha.ru

Наталья Геннадьевна Горячева, Академия гражданской защиты МЧС России

кандидат технических наук, доцент Академии гражданской защиты МЧС России (141435, Российская Федерация, г. Химки, ул. Соколовская, стр. 1А), ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4874-3922, goryacheva.76@mail.ru

Ольга Валентиновна Михайлова, Нижегородский государственный инженерно-экономический университет

доктор технических наук, доцент, профессор кафедры инфокоммуникационных технологий и систем связи Нижегородского государственного инженерно-экономического университета (606340, Российская Федерация, г. Княгинино, ул. Октябрьская, д. 22а), ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1045-2003, ds17823@yandex.ru

Галина Владимировна Новикова, Нижегородский государственный инженерно-экономический университет

доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник Нижегородского государственного инженерно-экономического университета (606340, Российская Федерация, г. Княгинино, ул. Октябрьская, д. 22а), ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9222-6450, novikovagalinav@yandex.ru

Александр Владимирович Сторчевой, Московский государственный университет пищевых производств

старший преподаватель кафедры социально-гуманитарных дисциплин Московского государственного университета пищевых производств (125080, Российская Федерация, г. Москва, Волоколамское ш., д. 11), ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3404-0361, alecks.10@mail.ru

Литература

1. Чеха О. В. Анализ рынка производства и переработки хмеля в системе обеспечения продовольственной безопасности России // Вопросы региональной экономики. 2021. № 3. С. 95–101.

2. Исследование технологического процесса сушки хмеля в сушилке ПХБ-750 / А. О. Васильев [и др.] // Вестник Чувашской ГСХА. 2019. № 1 (8). С. 96–102. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=39241139 (дата обращения: 02.10.2022).

3. Комплекс для первичной послеуборочной обработки хмеля : патент 2680709 Россиская Федерация / Иванщиков Ю. В. [и др.]. № 2017144962 ; заявл. 20.12.2017 ; опубл. 25.02.2019. URL: https://i.moscow/patents/ru2680709c1_20190225 (дата обращения: 02.10.2022).

4. Хмелесушилка непрерывно-поточного действия с источниками эндогенно-конвективного нагрева : патент 2774186 Российская Федерация / Просвирякова М. В. [и др.]. № 2021121317 ; заявл. 19.07.2021 ; опубл. 16.06.2022. URL: https://findpatent.ru/patent/277/2774186.html (дата обращения: 02.10.2022).

5. Хмелесушилка с источниками эндогенно-конвективного нагрева / М. В. Просвирякова [и др.] // Вестник Чувашской сельскохозяйственной академии. 2021. № 2. С. 91–99. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=46615198 (дата обращения: 02.10.2022).

6. Хмелесушилка с тороидальными и астроидальными резонаторами с энергоподводом в электромагнитном поле : патент 2772992 Российская Федерация / Просвирякова М. В. [и др.]. № 2021135280 ; заявл. 01.12.2021 ; опубл. 30.05.2022.

7. СВЧ-конвективная хмелесушилка непрерывно-поточного действия с полусферическим резонатором : патент 2770628 Российская Федерация / Просвирякова М. В. [и др.]. № 2021136688 ; заявл. 13.12.2021 ; опубл. 19.04.2022. URL: https://findpatent.ru/patent/277/2770628.html (дата обращения: 02.10.2022).

8. Многорезонаторная хмелесушилка с энергоподводом в электромагнитном поле : патент 2772987 Российская Федерация / Просвирякова М. В. [и др.]. № 2021132821 ; заявл. 11.11.2021 ; опубл. 30 05.2022.

9. Сивяков Б. К., Григорьян С. В. Математическое моделирование многоволновой СВЧ установки для сушки продуктов // Вопросы электротехнологии. 2019. № 4. С. 5–11.

10. Казарцев Д. А. Разработка общих видов математических моделей сушки пищевых продуктов с СВЧ энергоподводом на основе законов химической кинетики гетерогенных процессов // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2021. Т. 83, № 3. С. 17–22. URL: https://www.vestnik-vsuet.ru/vguit/article/view/2816 (дата обращения: 02.10.2022).

11. Анализ разработанных сверхвысокочастотных установок для термообработки сырья / Г. В. Новикова [и др.] // Вестник Казанского ГАУ. 2016. № 4. С. 89–93. URL: https://www.vestnik-vsuet.ru/vguit/article/view/2816 (дата обращения: 02.10.2022).

12. Дробахин О. О., Салтыков Д. Ю. Исследование возможности применения связанных биконических резонаторов для определения параметров диэлектрических материалов // Прикладная радиоэлектроника. 2014. Т. 13, № 1. С. 64–68.

13. Сверхвысокочастотная хмелесушилка с поярусно расположенными резонаторами (тюбинг) : патент 2774961 Российская Федерация / Просвирякова М. В. [и др.]. № 2021129382 ; заявл. 08.10.2021 ; опубл. 24.06.2022.

14. Буклагина Г. В. Интенсификация сушки зерна активным вентилированием с использованием электромагнитного поля СВЧ // Инженерно-техническое обеспечение АПК. Реферативный журнал. 2009. № 2.

15. Совершенствование комбинированного способа сушки листьев табака на основе применения СВЧ-излучений / Л. П. Пестова [и др.] // Сборник научных трудов Всероссийского научно-исследовательского института табака, махорки и табачных изделий. 2019. № 182. С. 317–323.