Анализ температурно-частотного воздействия на диэлектрические потери в зерновой среде

Цель – изучение влияния термического воздействия на диэлектрические потери в зерновой массе, подверженной травмированию при сушке и хранении на примере пшеницы в широком диапазоне частот внешнего электрического поля; изучение электрофизических характеристик дисперсной среды, состоящей из подверженных механоактивации зерен пшеницы, с учетом влияния степени измельчения на диэлектрические показатели исследуемой среды. Исследования проведены для экспериментальных образцов с разной степенью механоактивации частиц – от 50 до 1000 µm. Диэлектрический метод, применяемый в широком температурно-частотном диапазоне, позволил изучить вариации тангенса угла диэлектрических потерь для различных условий. Исследования вариаций диэлектрических свойств проведены для образцов пшеницы, подверженных измельчению методом механоактивации при вариации температуры от 20ºС до 255ºС с постоянной скоростью нагрева, составляющей 0,7 град/мин. Частота внешнего электрического поля при проведении эксперимента варьировалась от 25 Гц до 1∙106 Гц. При помощи измерителя иммитанса Е7-20 и измерительной ячейки в виде плоского конденсатора получены данные по электрической емкости, проводимости; сделаны расчеты диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь. Проведен анализ вариаций данных диэлектрических характеристик. Отмечено наличие устойчивой корреляции тангенса угла диэлектрических потерь с частотой внешнего электрического воздействия и степенью нагрева образцов, наиболее ярко выраженной для мелкодисперсных образцов (размер частиц 50 мкм). Вариации диэлектрических характеристик наиболее значимы при уменьшении частоты до 100 Гц и ниже. Изучение вариаций основных диэлектрических параметров дает возможность предупредить самосогревание и возгорание зерновой массы в процессе хранения и выбрать наиболее эффективный энергосберегающий режим сушки

1. Непомнящий Е. П., Сукьясов С. В. Выбор оптимального способа сушки зерна в условиях хранения в Иркутской области // Научные исследования студентов в решении актуальных проблем АПК: матер. Всерос. науч.-практ. конф. (г. Иркутск, 5–6 марта 2020 г.). Т. III. Иркутск: Изд-во Иркутского ГАУ, 2020. С. 61–68.

2. Будников Д. А. Результаты эксперимента по определению энергоэффективных режимов сушки зерна с применением микроволнового излучения // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. 2020. Т. 67. № 1. С. 22–27. https://doi.org/10.22314/2658-4859-2020-67-1-22-27.

3. Будников Д. А. Повышение энергоэффективности сушки зерна с применением электрофизических воздействий // Ползуновский альманах. 2020. № 1. С. 123–128.

4. Будников Д. А. Определение фактора диэлектрических потерь зерновоздушной смеси // Инновации в сельском хозяйстве. 2018. № 1. С. 7–14.

5. Панова Т. В., Панов М. В. Моделирование процесса травмирования зерна при сушке // Вестник Брянской государственной сельскохозяйственной академии. 2020. № 6. С. 66–71.

6. Двоенко О. В., Ченин А. Н. Снижение пожарной опасности при сушке и хранении зерна и семян // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. 2020. № 3. С. 26–32.

7. Ченин А. Н., Белова Т. И. Повышение пожарной безопасности при хранении и сушке зерна // Научное творчество студентов – развитию агропромышленного комплекса: сб. XXXIX студ. науч.-техн. конф. (г. Брянск, 18 марта 2020 г.). Брянск: Изд-во Брянского ГАУ, 2020. С. 97–102.

8. Цымбалова В. М., Атаханов Р. В., Лаврентьев А. А. Экспериментальное исследование диэлектрической проницаемости крупяной продукции // Инновационные технологии в науке и образовании (ИТНО-2017): матер. V Междунар. науч.-практ. конф. (с. Дивноморское, 11–15 сентября 2017 г.). Ростов-на Дону: Изд-во «ДГТУ-Принт», 2017. С. 334–337.

9. Nelson S. Dielectric properties of agricultural materials and their applications. London: Academic Press, 2005. 292 р.

10. Buzunova M. Yu., Bonnet V. V. Mechanism of thermally stimulated current occurrence in fine heterogeneous me-dium on the example of grain crops // Earth and Environ-mental Science: IOP Conference Series. 2020. Vol. 421. https://doi.org/10.1088/1755-1315/421/5/052032.

11. Buzunova M. Yu., Bonnet V. V. Temperature condition influence analysis on the mechanoactivated wheat dielectric constant // Applied Physics and Cyber-Physical Systems. Journal of Physics: Conference Series. 2020. Vol. 1515. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1515/2/022042.

12. Бузунова М. Ю. Исследование диэлектрических и структурных свойств мелкодисперсных гетерогенных систем на примере зерновых // Байкальский вестник ДААД. 2019. № 1. С. 124–129.

13. Бузунова М. Ю. Диэлектрическая дисперсия механоактивированных зерновых культур // Вестник Иркутской государственной сельскохозяйственной академии. 2019. Вып. 92. С. 25–32.

14. Гороховатский Ю. А., Бордовский Г. А. Термоактивационная токовая спектроско-пия высокоомных полупроводников и диэлектриков. М.: Изд-во «Наука», 1991. 244 с.

15. Будников Д. А., Цымбал А. А. Диэлектрические свойства сельскохозяйственных материалов // Инновации в сельском хозяйстве. 2016. № 3. С. 154–159.

16. Buzunova M. Yu., Bonnet V. V. Dielectric losses of mechanically activated grain crops during heat treatment // III International Scientific Conference: AGRITECH-III-

17. : Agri-business, Environmental Engineering and Biotechnologies. Earth and Environmental Science: IOP Conference Series. 2020. Vol. 548. https://doi.org/10.1088/1755-1315/548/5/052063.

18. Цымбал А. А., Будников Д. А. Диэлектрические свойства зерновых // Вестник Всероссийского научноисследовательского института механизации животноводства. 2016. № 4. С. 52–55.

19. Tanaev A. B., Shcherbachenko L. A., Bezrukova Y. V., Tsydypov S. B., Buzunova M. Y., Baryshnikov D. S., et al. Peculiarities of the accumulation and transport of electret charges in fine-sized disordered structures due to internal voltage // Technical Physics. The Russian Journal of Applied Physics. 2017. Vol. 62. No. 3. P. 406–412. https://doi.org/10.1134/S1063784217030239.

20. Шурыгина Н. А., Щербаченко Л. А., Донской В. И., Карнаков В. А., Трошев А. А., Краснов Д. А. Электрические явления на межфазных границах в гетерогенных полиминеральных дисперсных системах // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. Физикоматематические науки. 2012. № 1. С. 93–100.

21. Shcherbachenko L. A., Borisov V. S., Maksimova N. T., Baryshnikov E. S., Karnakov V. A., Marchuk S. D., et al. Electret effect and electrotransport in disperse organic and inor-ganic systems // Technical Physics. 2009. Vol. 54. No. 9. P. 1372–1379. https://doi.org/10.1134/S1063784209090199.