Сверхвысокочастотная хмелесушилка с поярусно расположенными резонаторами

Обложка


Цитировать

Полный текст

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 хмеле-сушилки с обоснованными параметрами и интенсивной технологией сушки свеже-убранного хмеля.
Материалы и методы. С учетом обоснованных критериев проектирования хмеле-сушилки 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. Электродинамические параметры резонатора исследованы по программе CST Studio 2017.
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. Транспортирование сырья происходит путем вращения дисков в щадящем режиме.
Обсуждение и заключение. Ожидаемые удельные энергетические затраты хмелесу-шилки производительностью 12–13 кг/ч при мощности СВЧ генераторов 4,0 кВт для сушки свежеубранного хмеля влажностью 76–82 % до влажности 11– 4%,
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. Интенсивность влаговыделения из шишек хмеля при эндогенно-конвективном нагреве возрастает в 5–6 раз, по сравнению с конвективным способом сушки. Внедрение микроволновой технологии сушки с применением конвективного способа испарения и удаления влаги из сушильной камеры позволяет сократить продолжительность процесса, сберечь ценные компоненты шишек для пивоварения.

Полный текст

Введение

Хмель возделывают в 25 странах. По производству хмеля Россия занимает 7 место в мире. Валовый сбор хмеля в последние годы, например в Чувашской Республике, составляет 170–175 т, урожайность достигает 16–17 ц/га. Правительство России приняло целевую программу, где особое внимание уделяется послеуборочной обработке, включая разработку высокоинтенсивных хмелесушилок. Задача сушки хмеля сводится к сохранению хорошего товарного вида, цвета и аромата, сохранению максимального количества компонентов горьких веществ (12–22 %), дубильных веществ (2–5 %) и эфирных масел (0,2–0,8 %) для применения в пивоварении [1].

Цель работы – разработка конструкционного исполнения малогабаритной СВЧ-конвективной хмелесушилки с обоснованными параметрами и интенсивной технологией сушки свежеубранного хмеля.

Для достижения этой цели поставлены следующие задачи:

– проанализировать диэлектрические и теплофизические параметры свежеубранного хмеля и математически описать их функциональные зависимости от температуры и влажности при частоте 2 450 МГц;

– изучить распределение электрического поля в поярусно расположенных нестандартных резонаторах;

– разработать конструкционно-технологическую схему радиогерметичной хмелесушилки непрерывно-поточного действия с поярусно расположенными резонаторами;

– определить эффективные энергетические параметры и режимы работы хмелесушилки.

Обзор литературы

Для сушки используют калориферные сушилки и установки активного вентилирования. Хмелесушилки различных систем и конструкций отличаются числом сушильных камер и ярусов сушильных сит, способом загрузки и выгрузки хмеля и вентилирования, типом топки. Применение циркуляции теплоносителя с помощью нагнетательной или вытяжной вентиляции увеличивает производительность хмелесушилок, но скорость теплоносителя должна быть не более 0,6 м/с. Обычно теплый воздух от калорифера поступает под нижний слой сушильной камеры.

Имеются хмелесушилки ПХБ-750 [2], ХС-400, мобильная хмелесушилка [3], где повышения термического КПД процесса сушки предлагается достичь за счет предварительного кондиционирования атмосферного воздуха и частичной рекуперацией агента сушки1. В технологии, реализованной в хмелесушилке с источником электромагнитного поля высокой частоты (40,68 МГц) для равномерной сушки свежеубранного хмеля, необходимо согласовать с высокой точностью толщину слоя, плотность, скорость передвижения транспортеров с температурой нагрева по ярусам2.

Поэтому разработка хмелесушилки непрерывно-поточного действия для сушки свежеубранного хмеля с использованием энергии электромагнитного поля сверхвысокой частоты и конвективного нагрева с сохранением потребительских характеристик актуальна.

Для агропредприятий разной мощности разработано несколько вариантов хмелесушилок с энергоподводом в электромагнитном поле, обеспечивающих реализацию основных критериев: непрерывность процесса сушки с использованием магнетронов воздушного охлаждения, радиогерметичность сушилки, высокая напряженность электрического поля в сырье, равномерность распределения волн в резонаторах. Все хмелесушилки содержат металлодиэлектрические резонаторы с криволинейными поверхностями: патент № 2774186 [4; 5], патент № 2772992 [6], патент № 2770628 [7], патент № 27729873 [8].

Все эти сушилки с энергоподводом в электромагнитном поле рационально использовать при сушке хмеля производительностью 150–200 кг/ч. Для фермерских хозяйств, где необходимая производительность хмелесушилки до 50 кг/ч, нужна малогабаритная СВЧ-конвективная сушилка. Поэтому разработка малогабаритной хмелесушилки непрерывно-поточного действия ярусного типа для сушки свежеубранного хмеля с использованием энергии электромагнитного поля сверхвысокой частоты и конвективного нагрева с сохранением потребительских характеристик важна.

Материалы и методы

При разработке СВЧ-конвективной хмелесушилки непрерывно-поточного действия после анализа электрофизических характеристик хмеля в зависимости от частоты, влажности, температуры, плотности, по данным И. А. Рогова, теоретически обоснованы

– метод энергоподвода и вид сушильного агента к рабочей камере;

– конструкционные исполнения нестандартных конфигураций резонаторов для трехэтапной сушки хмеля;

– количество и мощность магнетронов с волноводами воздушного охлаждения сантиметрового диапазона частоты, места их расположения на резонаторах для заданной производительности хмелесушилки;

– конструкционное исполнение загрузочного и разгрузочного устройств транспортирующего механизма для обеспечения электромагнитной безопасности при непрерывном режиме работы;

– тип и мощность теплогенераторов, вентиляторов и места их расположения на хмелесушилке;

– эффективные электродинамические параметры резонаторов, такие как собственная добротность, напряженность электрического поля, мощность потока излучений;

– эффективные режимы сушки хмеля в каждом резонаторе, а именно: доза воздействия электромагнитного поля сверхвысокой частоты, расход конвективного тепла, расход энергии диэлектрического нагрева, общий расход энергии на хмелесушилку;

– выбор системы контроля, регулирования и управления процессом сушки хмеля;

– эксплуатационные затраты на сушку хмеля СВЧ-конвективным способом и традиционным методом4.

При проектировании резонаторов нестандартных конфигураций основными критериями служили

– равномерность распределения электрического поля высокой напряженности электрического поля в сырье;

– возможность обеспечения непрерывного режима работы путем использования запредельных волноводов, замедляющих спиралей или неферромагнитных шлюзовых затворов;

– высокая собственная добротность, обеспечивающая повышение термического коэффициента полезного действия;

– допустимая мощность потока излучений около СВЧ-конвективной хмелесушилки (10 мкВт/см2);

– минимальные удельные энергетические затраты на испарение 1 кг влаги из свежеубранного хмеля при производительности хмелесушилки, удовлетворяющей фермерским хозяйствам.

С учетом всех этих обоснованных критериев проводили тщательную систематизацию и классификацию всего многообразия объемных резонаторов, предназначенных для термообработки сырья агропредприятий, в том числе сотни резонаторов, разработанных в нашей научной школе, после чего предложена методика разработки хмелесушилки с энергоподводом в электромагнитном поле.

Методика предусматривает анализ комплекса технологических требований к конструкционному исполнению хмелесушилки, к эксплуатационным и экономическим показателям. Основные технологические требования следующие: равномерное распределение потока воздуха; равномерная сушка массы и всех компонентов шишки; сохранение цвета, запаха и целостности шишки; сохранение ценных для пивоварения веществ; применение низкой температуры нагрева; регулирование толщины слоя хмеля; соблюдение скважности процесса.

При разработке конструкционного исполнения хмелесушилки, собранной из трех резонаторов с вогнутыми конфигурациями поверхностей, использовано трехмерное компьютерное моделирование установки. Пользуясь программным обеспечением CST Studio 2017 и модулем Time Domain Solver, проводили исследования напряженности электромагнитного поля, мощности потока излучений, собственной добротности резонаторов5. В ходе экспериментальных исследований проводились измерения электрических и физических параметров, характеризующих энергетические и технологические параметры процесса сушки: массы, температуры и влажности хмеля, скорости подачи хмеля и др. Пользовались методами и измерительными приборами, применяемыми на практике. Температуру на поверхности массы хмеля измеряли с помощью тепловизора FLIR В365. Важность шишек хмеля определяли с помощью влагомера Humimeter FLH. Скорость движения воздуха под слоем хмеля в рабочей камере измеряли анемометром и трубкой Пито. Источниками СВЧ-энергии являлись магнетроны с воздушным охлаждением, мощностью 750–850 Вт (МW20МД, МW71ЕR, СЕ283GNR, Н–MW1317, DL–63L 20S, работающие на частоте 2 450 МГц). Частоту вращения вала электродвигателя контролировали с помощью бесконтактного цифрового тахометра ДЕ22348.

Результаты исследования

Для оценки изменения диэлектрических параметров хмеля в процессе сушки представим структуру в виде «капиллярной модели» по методике И. А. Рогова6. Имеются зависимости диэлектрической проницаемости ε и фактора диэлектрических потерь k от влажности:

 ε=81ρсρв1mW1W,k=ρсρв1m1062πfσW1W. (1)

Зная плотность сухих шишек хмеля (ρс = 200 кг/м3), плотность воды (ρв = 1 000 кг/м3), пористость шишек хмеля (m = 0,5), влажность хмеля (W = 76–82 %), удельную проводимость жидкости (σ = 1,1×10–6 1/Ом∙м), можно получить формулы (2), пользуясь которыми можно приближенно оценить изменение диэлектрических параметров хмеля в процессе сушки:

  ε=81 200 1000 10,5 × × W 1W =8,1 W 1W , k= 200 1000 10,5 × × 10 6 2π2450 10 6 1,1 10 6 W 1W = =5,91 W 1W . (2)

На рисунке 1 представлены зависимости диэлектрических параметров хмеля от влажности, рассчитанные по выражениям (2).

 

 

 
 
Рис. 1. Зависимость диэлектрических характеристик хмеля от влажности на частоте 2 450 МГц

Fig. 1. Dependence of dielectric characteristics of hops on humidity at 2,450 MHz
 

Для исследования динамики нагрева свежеубранного хмеля необходимо учесть изменения его электрофизических параметров в процессе воздействия электромагнитного поля СВЧ (ЭМП СВЧ). Эти изменения приведены в виде эмпирических зависимостей: фактор диэлектрических потерь при температуре 25–60 оС, k = 3,28∙e–0,024∙Т; теплоемкость при температуре 0–50 оС, С = 3 800 Дж/кг∙оС; плотность хмеля ρ = 24,12∙е0,029∙W, при влажности 10–80 % ρ = 200 кг/м3.

Известны формулы, описывающие мощность диэлектрических потерь Руд через фактор диэлектрических потерь сырья k и электродинамические параметры Е, f системы «резонаторгенератор» (3), а также через физические параметры сырья (4): теплоемкость и плотность7 [9; 10]:

 PУД=8,8510142πfkE2==0,5561012fkE2,Вт/см3, (3)

где Е – напряженность электрического поля, В/см; f – частота электромагнитного поля, Гц:

    PУД=ΔTΔτρC1η=103ВТсм3.  (4)

Из уравнений (3), (4) после интегрирования получено выражение (5), описывающее динамику эндогенного нагрева хмеля в ЭМП СВЧ при разной напряженности электрического поля (ЭП): 

T=ln 4,46 10 9 E 2 τ /0,024,°C/c.  °С/с. (5)

Расчеты показывают, что, например, при напряженности электрического поля, равной 2 000 В/см, и продолжительности воздействия 300 с приращение температуры нагрева хмеля влажностью 72 % составит 69,9 °С. Графики, характеризующие динамику нагрева хмеля при разных напряженностях ЭП, приведены на рисунке 2. Если обеспечить в каждом резонаторе по 2 кВ/см, то за 10 мин в единице объема хмеля температура диэлектрического нагрева составит 99–100 °С. Но температура нагрева хмеля выше 65–70 °С не допускается, следовательно, за 5–6 мин пребывания в трех резонаторах шишки хмеля нагреются до 65–70 °С.

 

 
 
 
Рис. 2. Динамика нагрева хмеля при разных напряженностях ЭП: 1,2 кВ/см; 2,0 кВ/см

Fig. 2. Dynamics of hop heating at different EF intensities: 1.2 kV/cm; 2.0 kV/cm
 

Из анализа разработанных резонаторов вытекает, что в эллипсоидном резонаторе, выполненном в виде тюбинга, и в конденсаторной части тороидального резонатора можно обеспечить высокую напряженность электрического поля для стерилизации сырья [11]. Поэтому в соответствии с заданной целью, сушка хмеля в щадящем режиме, и с учетом предварительных расчетов мощности диэлектрического нагрева разработана СВЧ-конвективная хмелесушилка с тремя резонаторами, один из которых выполнен в виде тюбинга (рис 3).

 

 

 
 
 
Рис. 3. Хмелесушилка непрерывно-поточного действия с источниками
эндогенно-конвективного нагрева: a) общий вид в разрезе; b) верхняя перфорированная полусфера;
c) неферромагнитный (это может быть алюминий, медь, золото) перфорированный диск;
d) диэлектрический перфорированный диск; e) перфорированный эллипсоидный резонатор;
1 − цилиндрический экранирующий корпус; 2 − запредельный волновод;
3 − магнетрон на верхнем полусферическом резонаторе; 4 − верхний полусферический перфорированный резонатор;
5 − запредельный волновод-воздухоотвод; 6 − неферромагнитный перфорированный диск;
7 − перфорированный эллипсоидный резонатор из неферромагнитного материала;
8 − магнетроны на поверхности эллипсоидного резонатора; 9 − диэлектрический перфорированный диск;
10 − неферромагнитный перфорированный диск; 11 − нижний полусферический перфорированный резонатор;
12 − электропривод дисков; 13 − запредельный волновод – выгрузной патрубок с заслонкой;
14 − магнетроны на поверхности нижнего резонатора; 15 − запредельный волновод-воздуховод
 

Fig. 3. Continuous-flow hop dryer with endogenous convective heating sources:
a) general view in section; b) upper perforated hemisphere; c) non-ferromagnetic it can be aluminum, copper, gold) perforated disk;
d) dielectric perforated disk; e) perforated ellipsoidal resonator; 1 – cylindrical shielding body; 2 – forbidden waveguide;
3 – magnetron on the upper hemispherical resonator; 4 – upper hemispherical perforated resonator;
5 – forbidden waveguide-airguide; 6 – non-ferromagnetic perforated disk; 7 – perforated ellipsoid
resonator of non-ferromagnetic material; 8 – magnetrons on the surface of the ellipsoid resonator;
9 – dielectric perforated disk; 10 – non-ferromagnetic perforated disk; 11 – bottom hemispherical
perforated resonator; 12 – electric drive of disks; 13 – forbidden waveguide – discharge pipe with a flap;
14 – magnetrons on the surface of the bottom resonator; 15 – forbidden waveguide-air duct
 

Хмелесушилка (рис. 3) содержит соосно и поярусно расположенные резонаторы 4, 7, 11 в вертикально расположенном цилиндрическом экранирующем корпусе 1 [12]. Основаниями верхнего 4 и нижнего 11 полусферических перфорированных резонаторов служат соответственно перфорированные неферромагнитные диски 6 и 10, являющиеся основаниями перфорированного эллипсоидного резонатора 7. Внутри него по горизонтальной оси расположен диэлектрический перфорированный диск 9 диаметром меньше диаметра эллипсоида, а диаметры неферромагнитных дисков 6, 10 меньше диаметров полусферических резонаторов 4, 11.
Ширина кольцевых щелей между соответствующими резонаторами и дисками больше продольного размера шишек хмеля. Диски 6, 9, 10 установлены с возможностью регулирования по высоте на вал, вращающийся от электродвигателя 12, расположенного на нижнем основании цилиндрического экранирующего корпуса 1. К верхнему полусферическому резонатору 4 по центру прикреплен запредельный волновод 2 с приемной емкостью, а к нижнему полусферическому резонатору 11 прикреплен запредельный волновод 13 с выгрузной емкостью и заслонкой. Излучатели от магнетронов 3, 14, расположенных на основаниях экранирующего корпуса, направлены в соответствующие полусферические резонаторы. На боковой поверхности экранирующего корпуса со сдвигом на 120 градусов установлены магнетроны 8, так что излучатели направлены в резонатор 7 в виде тюбинга диаметром, равным диаметру экранирующего корпуса8 [12; 13]

Процесс сушки свежеубранного хмеля происходит следующим образом. Закрыть заслонку в приемной емкости 2 и загрузить шишки хмеля. Включить электродвигатель 12, после чего все диски 6, 9, 10 начинают вращаться. Включить калорифер с вентилятором для подачи теплого воздуха (температура воздуха 65–75 оС) через воздуховод 15 в цилиндрический экранирующий корпус 1. Закрыть заслонку выгрузного патрубка. Открыть заслонку в приемной емкости для подачи сырья через запредельный волновод в верхний резонатор 4. Включить СВЧ-генераторы (магнетроны 3, 8, 10). В процессе вращения дисков 6, 9, 10 шишки хмеля перемешиваются в щадящем режиме, подвергаются воздействию ЭМП СВЧ и нагреваются за счет токов поляризации.

Градиенты температуры, давления и влажности при диэлектрическом нагреве направлены с центра шишек к периферии, при этом выделенная влага с поверхности шишек испаряется за счет конвективного нагрева теплым воздухом [14; 15]. Отработанный влажный воздух через перфорированные резонаторы 4, 7, 11 и воздухоотвод 5 удаляется. Так как воздуховод 15 и воздухоотвод 5 расположены по диагонали на основаниях цилиндрического экранирующего корпуса 1, нагретый воздух проникает в слои шишек через поярусно расположенные перфорированные резонаторы. Происходит сушка свежеубранных шишек хмеля за счет диэлектрического и конвективного нагрева. Частично нагретые шишки хмеля высыпаются через кольцевые отверстия между диском 6 и полусферическим резонатором 4 в перфорированный эллипсоидный резонатор и распределяются на поверхности перфорированного диэлектрического диска 9. Здесь в процессе вращения диска 9 шишки хмеля перемешиваются, подвергаются конвективному нагреву и воздействию ЭМП СВЧ другой дозы, чем в верхнем полусферическом резонаторе 4, так как расположены три магнетрона со сдвигом на 120 градусов по периметру эллипсоидного резонатора 7. Поверхностная влага испаряется за счет конвективного нагрева, влажный воздух удаляется через перфорированные резонаторы и воздухоотвод 5. Окончательное высушивание шишек хмеля происходит в нижнем полусферическом перфорированном резонаторе 11, куда с эллипсоидного резонатора сырье высыпается через кольцевое отверстие между неферромагнитным перфорированным диском 10 и поверхностью резонатора 11. Доза воздействия ЭМП СВЧ в этом резонаторе ниже, чем в резонаторе-тюбинге. Поярусное изменение скорости нагрева сырья, в зависимости от влажности, обеспечивает равномерный эндогенный нагрев шишек хмеля по сечению и сушку, тем самым сохранеяет его потребительские свойства. Высушенные шишки хмеля удаляются через запредельный волновод 13 при открытии заслонки на определенную пропускную способность. Ведется контроль температуры и влажности в каждом резонаторе. Расчеты, выполненные по методике С. И. Баскакова и В. А. Коломейцева, показывают, что цилиндрический неферромагнитный корпус, толщиной 1,5 см и диаметром, кратным половине длины волны, обеспечивает радиогерметичность хмелесушилки9.

Пользуясь трехмерным моделированием объемных резонаторов в программе CST Microwave Studio, SolidWorks, получаем электродинамические параметры резонаторов, в том числе эллипсоидного резонатора (рис. 4)10. Исследования показывают, что необходимая напряженность ЭП 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. Собственная добротность полусферического резонатора составляет 9 000, а эллипсоидного 7 400.

 

 
 
Рис. 4. Электродинамические параметры эллипсоидного резонатора:
1 − распределение электромагнитного поля по осям х, у, z;
2 − напряженность электрического поля, В/м; 3 − напряженность магнитного поля, А/м;
4 – поверхностный ток, А/м; 5 − энергия излучения электрической составляющей, Вт/м3;
6 − энергия излучения магнитной составляющей, Вт/м3

Fig. 4. Electrodynamic parameters of ellipsoid resonator:
1 − electromagnetic field distribution along x, y, z axes; 2 − electric field strength, V/m;
3 − magnetic field strength, A/m; 4 ‒ surface current, A/m; 5 − radiation energy of electric component, W/m3;
6 − radiation energy of magnetic component, W/m3
 

Обсуждение и заключение

В результате теоретических исследований получены зависимости электрофизических параметров хмеля от влажности и разработана конструкционно-технологическая схема хмелесушилки непрерывно-поточного действия с поярусно расположенными нетрадиционными резонаторами и с источниками энергии электромагнитного поля сверхвысокой частоты.

Предварительно обоснованные удельные энергетические затраты хмелесушилки при мощности СВЧ-генераторов 4,0 кВт (без учета мощности калорифера и вентилятора) для сушки свежеубранного хмеля влажностью 76–82 % до влажности 11–14 % составляют 0,30–0,33 кВт∙ч/кг.

Предварительные экспериментальные исследования показывают, что интенсивность влаговыделения из шишек хмеля при СВЧ-конвективном нагреве возрастает в 5–6 раз, по сравнению с конвективным способом сушки, при сохранении ценных для пивоварения качеств.

Внедрение микроволновой технологии сушки с применением конвективного способа испарения и удаления влаги из сушильной камеры позволяет сократить продолжительность процесса, сберечь ценные компоненты шишек.

 

 

1           Первичная обработка и хранение хмеля [Электронный ресурс]. URL: https://studopedia.su/6_37565_pervichnaya-obrabotka-i-hranenie-hmelya.html (дата обращения: 02.10.2022).

2           Зайцев Г. В. Сушка хмеля в электромагнитном поле высокой частоты : автореф. дис. … канд. техн. наук. М., 1995. 18 с.

3           Пчельников Ю. Н. Электроника сверхвысоких частот. М. : Радио и связь, 1981. 96 с.

4           Рогов И. А., Адаменко В. А., Некрутман С. В. Электрофизические, оптические и акустические характеристики пищевых продуктов. М. : Легкая и пищевая промышленность, 1981. 288 с.

5           Курушин А. А., Пластиков А. Н. Проектирование СВЧ устройств в среде CST Microwave Studio. М. : МЭИ, 2012. 152 с.

6           Рогов И. А., Адаменко В. А., Некрутман С. В. Электрофизические, оптические и акустические характеристики пищевых продуктов.

7           Гинзбург А. С. Расчет проектирование сушильных установок пищевой промышленности. М. : Агропромиздат, 1985. 336 с. ; Афанасьев А. М. Математическое моделирование процессов тепло- и массопереноса при воздействии интенсивного СВЧ излучения на влагосодержащие объекты слоистой структуры : дис. … канд. физ.-мат. наук. Волгоград, 2002. 176 с.

8           Стрекалов А. В. Электромагнитные поля и волны. Ставрополь : Мир данных, 2006. 169 с.

9           Баскаков С. И. Электродинамика и распространение волн. М. : Наука ; Коломейцев В. А. Микроволновые системы с равномерным объемным нагревом. Часть 2. Саратов : СГТУ, 2006. 233 с.

10          Курушин А. А., Пластиков А. Н. Проектирование СВЧ устройств в среде CST Microwave Studio.

 

×

Об авторах

Владимр Федорович Сторчевой

РГАУ – МСХА имени К. А. Тимирязева

Автор, ответственный за переписку.
Email: energo-air@rgau-msha.ru
ORCID iD: 0000-0002-6929-3919

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой автоматизации и роботизации технологических процессов

Россия, 127550, г. Москва, ул. Тимирязевская, д. 49

Марьяна Валентиновна Просвирякова

РГАУ – МСХА имени К. А. Тимирязева

Email: prosviryakova.maryana@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-3258-260X

доктор технических наук, профессор кафедры автоматизации и роботизации технологических процессов

Россия, 127550, г. Москва, ул. Тимирязевская, д. 49

Наталья Геннадьевна Горячева

Академия гражданской защиты МЧС России

Email: goryacheva.76@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4874-3922

кандидат технических наук, доцент

Россия, 141435, г. Химки, ул. Соколовская, стр. 1А

Ольга Валентиновна Михайлова

Нижегородский государственный инженерно-экономический университет

Email: ds17823@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-1045-2003

доктор технических наук, доцент, профессор кафедры инфокоммуникационных технологий и систем связи

Россия, 606340, г. Княгинино, ул. Октябрьская, д. 22а

Галина Владимировна Новикова

Нижегородский государственный инженерно-экономический университет

Email: novikovagalinav@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-9222-6450

доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник

Россия, 606340, г. Княгинино, ул. Октябрьская, д. 22а

Александр Владимирович Сторчевой

Московский государственный университет пищевых производств

Email: alecks.10@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3404-0361

старший преподаватель кафедры социально-гуманитарных дисциплин

Россия, 125080, г. Москва, Волоколамское ш., д. 11

Список литературы

  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.vestnikvsuet.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.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Зависимость диэлектрических характеристик хмеля от влажности на частоте 2 450 МГц

Скачать (59KB)
3. Рис. 2. Динамика нагрева хмеля при разных напряженностях ЭП: 1,2 кВ/см; 2,0 кВ/см

Скачать (51KB)
4. Рис. 3. Хмелесушилка непрерывно-поточного действия с источниками эндогенно-конвективного нагрева: a) общий вид в разрезе; b) верхняя перфорированная полусфера; c) неферромагнитный (это может быть алюминий, медь, золото) перфорированный диск; d) диэлектрический перфорированный диск; e) перфорированный эллипсоидный резонатор; 1 − цилиндрический экранирующий корпус; 2 − запредельный волновод; 3 − магнетрон на верхнем полусферическом резонаторе; 4 − верхний полусферический перфорированный резонатор; 5 − запредельный волновод-воздухоотвод; 6 − неферромагнитный перфорированный диск; 7 − перфорированный эллипсоидный резонатор из неферромагнитного материала; 8 − магнетроны на поверхности эллипсоидного резонатора; 9 − диэлектрический перфорированный диск; 10 − неферромагнитный перфорированный диск; 11 − нижний полусферический перфорированный резонатор; 12 − электропривод дисков; 13 − запредельный волновод – выгрузной патрубок с заслонкой; 14 − магнетроны на поверхности нижнего резонатора; 15 − запредельный волновод-воздуховод

Скачать (35KB)
5. Рис. 4. Электродинамические параметры эллипсоидного резонатора: 1 − распределение электромагнитного поля по осям х, у, z; 2 − напряженность электрического поля, В/м; 3 − напряженность магнитного поля, А/м; 4 – поверхностный ток, А/м; 5 − энергия излучения электрической составляющей, Вт/м3; 6 − энергия излучения магнитной составляющей, Вт/м3

Скачать (80KB)

© Сторчевой В.Ф., Просвирякова М.В., Горячева Н.Г., Михайлова О.В., Новикова Г.В., Сторчевой А.В., 2025

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Журнал «Инженерные технологии и системы» основан в 1990 году
Реестровая запись ПИ № ФС 77-74640 от 24 декабря 2018 г.

 

Будьте в курсе новостей.
Подпишитесь на наш Telegram-канал.
https://t.me/eng_techn

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».