CC BY
1
ELECTRICAL TECHNOLOGIES, ELECTRICAL EQUIPMENT AND POWER SUPPLY OF THE AGRO-INDUSTRIAL COMPLEX
4.3.2 ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ, ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ _ И ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА
Научная статья УДК 621.385.6, 637.2 DOI: 10.24412/2227-9407-2024-4-62-77 EDN: FCTSCK
Анализ параметров электродинамической системы «СВЧ-генератор - резонатор»
для термообработки сырья агропредприятий
Евгений Викторович Воронов1 Галина Владимировна Новикова2, Ольга Валентиновна Михайлова3, Сергей Александрович Суслов4, Марьяна Валентиновна Просвирякова5, Николай Николаевич Кучин6
1 я 3 4, 6Нижегородский государственный инженерно-экономический университет, Княгинино, Россия 5РГАУ-МСХА им. К. А. Тимирязева, г. Москва
1 е уотопоуЩИзг.ги13, https://orcid.org/0000-0002-9867-5860
2 NovikovaGalinaV@yandex. ги, https://orcid. о^/0000-0001-9222-6450 3ds17823@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0001-9231-4733
4 nccmailu@mail. т, https://orcid. оrg/0000-0003-1189-8023 5prosviryakova. maryana@yandex. ти, https://orcid. org/0000-0003-3258-260х 6nkuchin53@mail.ru, https://orcid.org/0000-0001-8111-6053
Аннотация
Введение. С целью нейтрализации неприятного запаха при термообработке вторичного мясного сырья с сохранением потребительских свойств белкового корма при низких энергетических затратах в условиях фермерских хозяйств предложено реализовать комплексное воздействие электромагнитного поля сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ), бактерицидного потока УФ-лучей и озона в объемном резонаторе СВЧ-установки. Задачей исследования являлось выявление эффективных конструктивных решений, позволяющих минимизировать энергетические затраты на термообработку сырья. Для этого проведена систематизация разработанных резонаторов нестандартных конструкций путем исследования параметров электродинамической системы «генератор-резонатор».
Материалы и методы. Электродинамические параметры резонаторов нестандартных конструкций определяли расчетным путем через объем и площадь поверхности с учетом скин-слоя и моделированием с использованием программы CAD/CAE-системы CST Microwave Studio 2018. Путем системного анализа комплекса параметров, а именно собственной добротности резонаторов и напряженности электрического поля в них, радиогерметичности выявляли эффективные конструкции СВЧ-установок.
Результаты и обсуждение. Разработаны 18 установок с СВЧ-энергоподводом в объемные резонаторы, имеющие разные нестандартные конструкции, размерами в 5...7 раз превышающие длину волны 12,24 см, при подведении энергии электромагнитного поля от магнетронов воздушного охлаждения. Проведены расчеты собственной добротности резонаторов и напряженности электрического поля в них, если общая мощность магнетронов составляет 2400 Вт. Полученные результаты исследования распределения электромагнитного поля в разработанных резонаторах по программе с достаточной доверительной вероятностью совпадают с расчетными значениями. Заключение. Собственная добротность разработанных резонаторов при объеме 0,5 м3 варьируется в пределах 100.160 тыс., нагруженная добротность - 15.23 тыс., напряженность электрического поля в резонаторах в
© Воронов Е. В., Новикова Г. В., Михайлова О. В., Суслов С. А., Просвирякова М. В., Кучин Н. Н., 2024 Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License. The content is available under Creative Commons Attribution 4.0 License.
XXXXXXXXXX электротехнологии, электрооборудование XXXXXXXXXX
XXXXXXX И ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА XXXXXXX
среднем колеблется 2...6 кВ/см, напряженность электрического поля в сырье в процессе нагрева от 20 до 100 оС изменяется от 0,05 до 0,2 кВ/см, в соответствии с уменьшением его диэлектрической проницаемости с 48,5 до 35,4.
Ключевые слова: мясные конфискаты, напряженность электрического поля, непрерывный режим, нестандартные резонаторы, системный анализ, собственная добротность
Для цитирования: Воронов Е. В., Новикова Г. В., Михайлова О. В., Суслов С. А., Просвирякова М. В., Кучин Н. Н. Анализ параметров электродинамической системы «СВЧ-генератор - резонатор» для термообработки сырья агропредприятий // Вестник НГИЭИ. 2024. № 4 (155). С. 62-77. DOI: 10.24412/2227-9407-2024-462-77. EDN: FCTSCK
Analysis of parameters of the electrodynamic system «microwave generator -resonator» for heat treatment of raw materials of agricultural enterprises
Evgeny V. Voronov1^, Galina V. Novikova2, Olga V. Mikhailova3, Sergey A. Suslov4, Mariana V. Prosviryakova5, Nikolay N. Kuchin6
1 2, 3 4 6Nizhny Novgorod State Engineering and Economic University, Knyaginino, Russia 5 Russian State Agrarian University - Moscow Timiryazev Agricultural Academy, Moscow, Russia 1 e_voronov@list.ruB', https://orcid.org/0000-0002-9867-5860 2NovikovaGalinaV@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0001-9222-6450 3ds17823@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0001-9231-4733 4 nccmailu@mail.ru, https://orcid. оrg/0000-0003-1189-8023 5prosviryakova.maryana@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0003-3258-260х 6nkuchin53@mail.ru, https://orcid.org/0000-0001-8111-6053
Abstract
Introduction. With the aim of neutralizing unpleasant odors during the thermal treatment of secondary meat raw materials while preserving the consumer properties of the protein feed with low energy costs in farm conditions, it has been proposed to implement a comprehensive impact of the super high frequency electromagnetic field (SHF EMF), bactericidal UV radiation, and ozone in the volumetric resonator of the microwave oven. The research objective was to identify effective design solutions that minimize the energy consumption for the treatment of raw materials. To achieve this, a systematization of the developed non-standard resonators was carried out through the study of the parameters of the electrodynamic system «generator-resonator».
Materials and methods. The electrodynamic parameters of resonators of non-standard designs were determined by calculation through volume and surface area, taking into account the skin layer, and modeling using the CAD/CAE program of the CST Microwave Studio 2018 system. By system analysis of a set of parameters, namely, the intrinsic Q-factor of resonators and the electric field strength in them, radio leakage, effective designs of microwave installations were identified.
Results and discussions. 18 installations with microwave power supply to volumetric resonators have been developed, having various non-standard designs with dimensions 5...7 times the wavelength of 12.24 cm, when supplying electromagnetic field energy from air-cooled magnetrons. Calculations of the intrinsic Q-factor of the resonators and the electric strength in them are carried out if the total power of the magnetrons is 2400 watts. The obtained results of the study of the distribution of the electromagnetic field in the developed resonators according to the CST Microwave Studio 2018 program coincide with the calculated values with a sufficient confidence probability. The electric field strength ranges on average 3...8 kV/cm, and the intrinsic Q-factor is 80 ...130 thousand.
Conclusion. The inherent quality factor of the developed resonators at a volume of 0.5 m3 varies within 100 to 160 thousand, the loaded quality factor ranges from 15 to 23 thousand, the electric field intensity in the resonators typically fluctuates between 2 to 6 kV/cm, the electric field intensity in the raw material during heating from 20 to 100 °C varies from 0.05 to 0.2 kV/cm in accordance with the decrease in its dielectric permittivity from 48.5 to 35.4.
¥¥¥¥¥¥¥¥¥ г/rrTPfr/if тргнмп!nizirs fi ргтшгл! рпшрмрмт^^^^^^^^^Ё
lyvMlvMIII^ ELEClRlCAL TECHNOLOGIES, ELEC lRlCAL EQUlPMENl
xxxxxxxx and power supply of the agro-industrial complex xxxxxxxx_
Keywords: meat seizures, non-standard resonators, electric field strength, continuous mode, intrinsic quality factor, system analysis
For citation: Voronov E. V., Novikova G. V., Mikhailova O. V., Suslov S. A., Prosviryakova M. V., Kuchin N. N. Analysis of parameters of the electrodynamic system «Microwave generator - resonator» for heat treatment of raw materials of agricultural enterprises // Bulletin NGIEI. 2024. № 4 (155). P. 62-77. DOI: 10.24412/2227-9407-2024-462-77. EDN: FCTSCK
Введение
С целью нейтрализации неприятного запаха при термообработке вторичного мясного сырья с сохранением потребительских свойств белкового корма при низких энергетических затратах в условиях фермерских хозяйств предложено реализовать комплексное воздействие электромагнитного поля сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ), бактерицидного потока УФ-лучей и озона в объемном резонаторе СВЧ-установки.
Задача исследования - выявление эффективных конструктивных решений, позволяющих минимизировать энергетические затраты на термообработку сырья. Для этого проведена систематизация разработанных резонаторов нестандартных конструкций путем исследования параметров электродинамической системы «генератор-резонатор».
Традиционные [1; 2; 3] и новые области применения СВЧ-энергии представляют различные и специфические требования к источникам электромагнитных колебаний сантиметрового диапазона. В технологических процессах нагрева сырья агропредприятиям [4; 5; 6] рекомендуется применять установки средней мощности. Они должны обеспечить целый комплекс параметров: высокую стабильность частоты, необходимую напряженность электрического поля, электромагнитную безопасность, высокий КПД, долговечность, малые габариты и массу. Все это позволит интенсивно реализовать применение СВЧ-техники в технологических процессах агропредприятий, связанных с термообработкой и обеззараживанием сырья. Глубокое теоретическое изучение механизмов воздействия ЭМПСВЧ на сырье с разными диэлектрическими параметрами, применение современных программ пространственного изображения конструктивного исполнения установки со всеми взаимосвязанными узлами, использование цифрового моделирования распределения электромагнитного поля в резонаторе нестандартных конструкций позволяет выявить новые возможности для улучшения параметров установки и их применения в новых технологических операциях. Примером может
служить сушка и термообработка камер желудка жвачных животных, а именно книжки, сетки, сычуга.
Использование новых конструктивных решений при разработке объемных резонаторов, новых материалов (керамических зеркал для концентрации электромагнитных излучений, спиральных замедляющих систем для ограничения излучений), технологических процессов [7; 8; 9] позволяет создавать конструкции установки с СВЧ-энергоподводом, существенно превосходящие их прототипы по надежности. Например, электроискровой разряд между лампой и коронирующими иглами обеспечивает озонирование воздуха для нейтрализации запаха при термообработке мясных конфискатов.
Материалы и методы Исследуемое сырье — ветеринарные конфискаты, т. е. мясо и слизистые субпродукты, забракованные при послеубойном ветеринарном контроле туш и органов скота. Электродинамические параметры резонаторов нестандартных конструкций определяли расчетным путем через объем и площадь поверхности и моделированием с использованием программы CAD/CAE-системы CST Microwave Studio 2018. Путем системного анализа комплекса параметров, а именно собственной добротности резонаторов и напряженности электрического поля в них, радиогерметичности, выявляли эффективные конструкции СВЧ-установок.
Результаты и обсуждение Разработаны установки для комплексного воздействия электрофизических факторов для работы в непрерывном режиме, с производительностью, необходимой для термообработки с обеззараживанием и нейтрализацией запаха мясных конфискатов в условиях фермерских хозяйств. Основные критерии разработки объемных резонаторов: высокая напряженность электрического поля для достижения бактерицидного эффекта; высокая собственная добротность для работы установки при высоком КПД; малые потери на излучение, т. е. радиационные потери через узлы, предусмотренные для транспортировки сырья при непрерывном режиме работы установки. Разра-
ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ, ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ) И ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА '
ботаны 18 установок с СВЧ-энергоподводом в объемные резонаторы, имеющие разные нестандартные конструкции, размерами в 5...7 раз превышающие длину волны 12,24 см, при подведении энергии электромагнитного поля от магнетронов воздушного охлаждения [10; 11; 12].
Проведены расчеты собственной добротности резонаторов (Q) и напряженности электрического поля (E, кВ/см) в них, если общая мощность магнетронов составляет 2400 Вт по известным формулам [10; 13; 14]. Результаты исследования сведены в таблице 1. Получены результаты исследования распределения электромагнитного поля в разработанных резонаторах по программе CST Microwave Studio 2018 [15; 16; 17; 18; 19; 20]. Проведены исследования для следующих конструкций резонаторов:
1) усеченный конический резонатор (Q = 147000, Е = 2,27 кВ/см);
2) биконический резонатор с одинаковой высотой конусов (Q = 112000, Е = 4,85 кВ/см);
3) биконический резонатор разной высотой конусов (Q = 153000, Е = 3,22 кВ/см);
4) магнетронные резонаторы (Q = 106632, Е = 3,22 кВ/см);
5) квазитороидальный резонатор в виде резонатор в резонаторе (Q = 52000, Е = 0,9 кВ/см);
6) сфероидальный резонатор (Q = 85265, Е = 0,61кВ/см);
7) диафрагмированный резонатор (Q = 160000, Е = 1,1 кВ/см);
8) резонатор в виде электроприводного барабана (Q = 82000, Е = 2,1 кВ/см);
9) конический резонатор с фторопластовым ротором (Q = 129000, Е = 0,76 кВ/см);
10) коаксиальный резонатор со спиральным резонатором (Q = 114000, Е = 3,67 кВ/см);
11) сферический резонатор (Q = 98840, Е = 5,33 кВ/см);
12) цилиндрический щелевой резонатор в экранирующем корпусе (Q = 94960, Е = 13,4кВ/см);
13) перфорированный цилиндрический резонатор (Q = 73000, Е = 10,27 кВ/см);
14) четырехгранный конический резонатор (Q = 51000, Е = 6,48 кВ/см);
15) цилиндрический ситовый резонатор (Q = 130000, Е = 3,22 кВ/см);
16) тороидальный резонатор с внутренним электроприводным цилиндром (Q = 132000, Е = 1,28 кВ/см);
17) усеченный конический резонатор (Q = 107000, Е = 11 кВ/см при 1600 Вт);
18) коаксиальный резонатор с электроприводным шнеком (Q = 77000, Е = 3,46 кВ/см).
Особое место занимает разработка высокодобротных резонаторов, позволяющих осуществить накопление энергии электромагнитного поля, частотную селекцию, стабилизацию частоты генератора [8].
Собственная добротность (Q) характеризует отношение энергии ЭМП (Wa, Дж), накопленной в резонаторе, к энергии, рассеянной в резонаторе за период колебаний.
Определение собственной добротности резонаторов разной конструкции с различными геометрическими размерами осуществляли тремя способами:
1) путем вычисления как отношение двойного объема (V, м3) резонатора к его площади поверхности (S, м2) с учетом толщины поверхностного слоя для алюминия, равной 1,72 мкм;
2) моделируя электродинамические процессы с использованием программы CAD/CAE-системы CST Microwave Studio 2018;
3) с использованием формулы для резонаторов стандартных конструкций с введением коэффициентов, позволяющих учитывать перфорацию, щели и т. п.
1 способ. Вычисленные результаты собственной добротности по методике Пчельникова Ю. Н. (Q, формула (1)) резонаторов нестандартных конструкций и напряженности электрического поля в них (Е, кВ/см, формула (3)), с учетом толщины поверхностного слоя (А, мкм, формула (2)) сведены в таблице 1.
Q-H-. (»
A -S
скин
где А — толщина поверхностного слоя для алюминиевого корпуса резонатора:
66 меди + =
""" (2)
А = -
V/(МГц)
66-у/5,8-107 3,5-107 • _1
л/2450
= 1,716 мкм,
где омеди - удельная проводимость меди (5,8-107 См/м), аА1 - удельная проводимость алюминия (3,5-107 См/м).
Зная собственную добротность нестандартных резонаторов, вычислена напряженность элек-
i electrical technologies, electrical equipment
AND POWER SUPPLY OF THE AGRO-INDUSTRIAL COMPLEX
трического поля в них при мощности трех генераторов 2400 Вт [14]:
б-Р В
Е =-
(3)
м
2 способ. В компасе разработаны конструкции резонаторов с соответствующими размерами, согласованными с длиной волны. Пользуясь программой CST Microwave Studio 2018, исследовали распределение с визуализацией электрической составляющей (Е, В/м), магнитной составляющей (Н, А/м) электромагнитного поля, Е-энергия, Дж/м3, Н-энергия Дж/м3, мода 1. Полученные картины распределения электрического поля и значения напряженности в нестандартных резонаторах приведены во второй колонке таблицы 1.
Таблица 1. Параметры электродинамической системы с резонаторами нестандартных конструкций Table 1. Parameters of an electrodynamic system with resonators of non-standard designs
0,27-105-е0-2-п-/-V' где Q - собственная добротность резонатора; Р -мощность генератора, Вт; ео - абсолютная диэлектрическая проницаемость вакуума, 8,85-10"12 Ф/м; / - частота ЭМП, 2450 МГц; V - объем резонатора,
3
м.
№ Цифровая модель / Digital model Формулы для подсчета собственной добротности резонаторов / Formulas for calculating the intrinsic Q-factor of resonators
1 2 3
Усеченный конический резонатор, заявка № 2023112360. Собственная добротность конического резонатора:
2п-И-(Я2 + Я-г + г2)^ 3
б = д -п-((я + г) - / + г2 +я2] =
скин i v / i
2-3,14-0,7344-(0,21422 + 0,2142-0,612 + 0,6122)^ 3
■ = 147762,
1,716-10 6 -3,14-((0,2142 + 0,612)-0,78 + 0,6122 + 0,21422]
где Я =21,42 см - радиус большого основания; г = 6,12 см - радиус малого основания; h = 73,44 см — высота резонатора; объем резонатора 0,424 м3. Напряженность ЭП:
147762-2400
Е =-
0,27-8,85-10"12 • 6,28 • 2450 • 106 • 0,424 • 10
ТУ
= 227497—
м
Е = 2.8 кВ/см
Биконический резонатор с ножевыми гребенками, заявка № 2023112886 V = 2-п- И- (Я2 + Я-г + г2 3 =
= 2-3,14-1,224- (0,21422 + 0,2142-0,05 + 0,052)^ 3 = 0,151 м3,
где R — радиус большого основания (0,2142 м); г - радиус малого основания (0,05 м); h - высота биконуса (1,224 м).
5 = 2- п - ((Я + г )• / + г 2+ Я2 ] =
= 2 - 3,14 - ((0,2142 + 0,05) • 0,65 + 0,052 + 0,22 ] = 1,345 м2.
Собственная добротность биконического резонатора:
Г\
2---п-Ь-(Я +Я-г +г>) 2 0,151
Q =
A*™ ^л{(Я + г)• l + г + Я] 1,7240-6 1,345
112268^2400
= 112268.
Напряженность ЭП: е =
0,27•8,85 40 •6,28•2450•10б • 0,151405
D
= 485352 —
м
1
ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ, ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ) И ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА '
Продолжение таблицы 1 / Continuation of table 1
3
Е = 6...10 кВ/см
Биконический резонатор с пакетом фторопластовых тарелок, патент № 2803127. Высота верхнего усеченного конуса Н = 110,16 см, радиус его большого основания Я = 39,78 см, радиус его малого основания г1 = 6,12 см. Высота нижнего усеченного конуса к = 48,96 см, радиус его малого основания г2 = 6,12 см.
V = 7-к•(Я2 + Я • г + г23 = = 3,14 • 1,102 •(0,3 9782 + 0,3 9 7 8 • 0,0612 + 0,06122)^ 3 = 0,215 . V = 7- к •(Я2 + Я • г + г2 3 = = 3,14 • 0,4896 •(0,39782 + 0,3978 • 0,0612 + 0,06122)^ 3 = 0,09546.
V = VI + V2 = 0,311 м3. 52 = *•[( Я + г )• I + г2 ] = 3,14 •[(0,3978 + 0,0612)-0,52 + 0,06122 ] = 0,761.
$ = *•[( Я + г )• Ь + г2 ] = 3,14 •[(0,3978 + 0,0612)4,1 + 0,06122 ] = 1,6. 5 = й+й =2,361 м2. Собственная добротность: д =
м
м
I м > м2,
2
Напряженность ЭП:
Е =
_ 0,311
1,72 -10"6 - 2,361
153167•2400
= 153167.
D
■ = 321501—
0,27• 8,85 • 10~12 • 6,28• 2450• 106 • 0,311-105 м
Магнетронный резонатор, заявка № 2023115065
S = 2 л \ R • Н+R2 ) = 2 • 3,14 •(0,2754 • 0,8568 + 0,27542 ) = 1,96
цил \ цил J " V /
м
V = л • R2 • H = 3,14 • 0,27542 • 0,8568 = 0,204 м3.
цил 7 7
S = 6л \r • Н + r2) = 6• 3,14•(0,02 • 0,8568 + 0,022) = 0,33
ячеек \ / ' V 5 15
м
V = 6 • 7 • г2 • Н = 6 • 3,14 • 0,022 • 0,8568 = 0,00645 м3.
ячеек ? ? ? ?
Общая площадь 2,29 м2, общий объем 0,21 м3. Собственная добротность цилиндрического резонатора:
Напряженность ЭП:
Е =
Q = 2^0,21^ 2,294,7240~6 = 106632. 106632^2400
0,27•8,85•10-12•6,28•2450•106•0,2Ы05
D
= 331471—
м
Е = 5.7 кВ/см
1
2
3
4
I ELECTRICAL TECHNOLOGIES, ELECTRICAL EQUIPMENT AND POWER SUPPLY OF THE AGRO-INDUSTRIAL COMPLEX
Продолжение таблицы 1 / Continuation of table 1
3
Е1 = 2.3 кВ/см, Е2 = 1.2 кВ/см
Тороидальный резонатор с внутренним усеченным коническим резонатором, заявка № 2023115728 Тороидальный резонатор: Ох = 122,4 см, Н = 122,4 см. Усеченный конический резонатор: d2 = 40 см, = 61,2 см. Усеченный конус:
V,™ =~И • (Я + Я - г + г) = п 82,4 - (30,06 + 30,6 - 20 + 20) = 57146 см3.
^он =п-(/-Я2 +/-г + Я2 + г ) = 3,14-(80-30,06 + 80-20 + 30,6 + 20) = 12870 Тороидальный резонатор:
V =п- Я,2-Н = 3,14-61,22-122,4 = 1439507 см3.
нар.цил 1 555
V л = V - V = 1439507 - 57146 = 1382361 см3.
торид. резон нар.цил ус.кон ^ ^/а«^ а ^^.^../ч./
^р. рз.= 2-п-Я1 -Н + п- Я2 +п-Я2-п-г2 = 2-3,14-61,2-122,4 + +3,14 - 61,22 + 3,14-61,22 - 3,14 - 202 +12870 = 82178 см2. Собственная добротность тороидального резонатора
б = 2-1,382361 * 8,2178-1,72-1 0 6 = 195599.-Собственная добротность усеченного конического резонатора 02 =2-0,05715-И, 287-1,72-Ю"6 = 51638. •
см
Напряженность ЭП:
Е1 =
195599•2400
0,27 • 8,85 • 1012 • 6,28 • 2450 • 106 1,38 105
е2=-
51638^2400
U
= 92527—;
м
= 59139—
м
0,27-8,85-10-12 -6,28-2450-106 -0,57-105 Сфероидный резонатор, заявка № 2023115495 Диаметр большой оси 122, 4 см, диаметры малых осей 73,44 см. Объем:
V = ^п^Ь^ = 4-3,14-122,4-48,96-36,72^3 = 921284 см3 Площадь поверхности:
5 = 4^1002 = 125 6 00 см2. Собственная добротность сфероидного резонатора
б = 2-0,921 *12,56-1,72-1 0-6 = 85265.-
Напряженность ЭП:
85265-2400
Е =
0,27 • 8,85 • 1012 • 6,28 • 2450 • 106 • 0,921 • 105
U
=60435 —
м
Е = 2.5 кВ/см
1
2
5
6
ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ, ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ) И ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА '
Продолжение таблицы 1 / Continuation of table 1
3
Е, = 3.4 кВ/см
Е = 8.12 кВ/см
Диафрагмированный резонатор, заявка № 2023119215 Площадь поверхности наружного цилиндра, радиусом Я = 0,86м и длиной Ь = 2,1 м.
£ = 2 • (Я • Ь + Я2) = 2^3,14^ (0,43 • 1,8 + 0,432) = 6,02 м2. Три площади поверхности внутреннего (5) цилиндра, радиусом г = 0,1836 м и длиной I = 0,3672 м:
5 = 3^27г• I = 6• 3,14• 0,1836• 0,3672 = 1,27 м2.
5обЩ = 8 + 8 = 6,02 + 1,27 = 7,29 м2.
Объем резонатора:
Уоб111 = К -v = ж • Я2 • Ь - ж ■ Г ■ I = 3,14 • (0,432 • 1,8 ■- 0,18362 • 0,3672) = 1,0 м\ Собственная добротность диафрагмированного резонатора: д = 24 ■ 7,294,72 40-6 = 159510.
Напряженность ЭП:
Е = -
159510•2400
=104127
В
0,27• 8,854012 ^6,28^245 0 4 06 • Ы0" м
Электроприводной цилиндрический резонатор, заявка № 2023123873 = 2 •*•( Ярз-Нрз + RpJ ) = 2-3,14 •(0,3672^0,5 + 0,36722 ) = 2 м2.
^ = 7 • г2 • к = 3,14 • 0,36722 • 0,612 = 0,259 м3. Собственная добротность цилиндрического резонатора:
0 = 0,55•2•0,25940-■ 24,72 • 10-= 82820. Напряженность ЭП:
Е =■
82820•2400
0,27 • 8,85 • 1012 • 6,28 • 2450 • 106 • 0,259 • 105
D
■ = 208743—
м
Конический резонатор с кольцевыми деками, заявка № 2023123874 Объем и площадь поверхности конической части резонатора: =7^г2 •к/3 = 3,14^30,6^61,2■ 3 = 59980см3.
=„• г • I = 3,14^30,6^68,42 = 6574,07 см2. Объем и площадь поверхности цилиндрической части резонатора V = 7 • Я2 Н = 3,14 • 42,842 • 9 = 51864,6 см3.
^ =*•( Я2 + 2 • Н + R2 - г2 ) =
= 3,14 • (42,842 + 2 • 42,84 • 9+42,842 - 30,62) = 3505,3 см1 Объем и площадь поверхности конического резонатора Vp<!3 = Vкoн + ^ = 59980 + 51864,6 = 111844,6 см3.
+^=6574,07 + 3505,3 = 10079,37 с«2. Собственная добротность нестандартного конического резонатора: 0 = 2 • 111844,6 • 106 ■ 10079,37 • 10 4 • 1,72 • 10 6 = 129027.
Напряженность ЭП:
Е =
129027^2400
0,27 • 8,85 • 1012 • 6,28 • 2450 • 106 • 0,111105
= 758815
В
м
1
2
7
8
9
I ELECTRICAL TECHNOLOGIES, ELECTRICAL EQUIPMENT AND POWER SUPPLY OF THE AGRO-INDUSTRIAL COMPLEX
Продолжение таблицы 1 / Continuation of table 1
3
10
Е = 5.7 кВ/см
11
Е = 7.10 кВ/см
Коаксиальный резонатор со спиральным внутренним цилиндром, заявка № 2023127788
= п - И- (Я - г2) = 3,14 - 76,5 - (30,62 - 9,22) = 204592 см3.
коакс ' .> \ .> .> /
Якоакс = 2-п-[Я-И + Я2-^1+ г-И-^2] =
= 2-3,14-(30,6-76,5+30,62 -0,5+9,2-76,5-0,7] = 20735 см2,
где kl - коэффициент, учитывающий снижение площади поверхности резонатора за счет перфорации основания = 0,5); k2 - коэффициент, учитывающий уменьшение поверхности внутреннего цилиндра, выполненного в виде спирали (к2 = 0,7).
Собственная добротность коаксиального резонатора:
б = 2 - 204592 -10-6 * 20735 • 104 • 1,72 • 10-6 = 114732. Напряженность ЭП:
Е =
114732•2400
0,27 • 8,85 • 10-12 • 6,28 • 2450 • 106 • 0,204 • 105
=367140
В
м
Сферический резонатор с желобом, заявка № 2023128876 Я - радиус сферы (30,6 см), м; г - радиус желоба (3,06 см), м; V - объем сферы, м3; 5 - площадь сферы, м2. Площадь ^желоб) поверхности и объем (Ужелоб) желоба:
*желоб = 4 л2 •г•Я, ¥желоб = 2• л2 •гЯ.
Общая площадь ^общ) поверхности и объем (Уобщ) сферы с желобом:
^ = 4. R2 + 4. r.R _ 3,06.2.R, ^ = 4.R3 + 2. ,2. ^. r.
общ
общ
Собственная добротность сферического резонатора с желобом
2 — л-Я3 + 2 Л • г2 •Я
1,716•10"6 •(4 лЯ2 + 4 л2 •г•Я-3,06^2 лЯ)
2 — л-30,63 + 2л2 4,532 ^30,6
1,7240-6 •(4л^30,62 + 4 л2 4,53^0,6-3,06^2л^30,6) Уобщ = 0,121 м3. Напряженность ЭП:
Е =
= 98840.
98840•2400
0,27 • 8,85 • 10-12 • 6,28 • 2450 • 106 • 0,121 • 105
D
= 533240—
м
Щелевой цилиндрический резонатор в экранирующем корпусе, заявка № 2023128888
Размеры экранирующего корпуса: диаметр 61,2 см, высота 30,6 см; размеры щелевого резонатора: высота 24,48 см, диаметр 48,96 см. Площадь цилиндрической обечайки щелевого резонатора с учетом коэффициента щели, равного 0,5: 5 = 0,5-6,28-24,48-24,48 = 1882 см2.
Площадь оснований: 52 = 2-3,14-24,482 = 3 763 см2. Общая площадь: 5 = 1882+3763 = 5645 см2. Объем щелевого резонатора: V = 3,14-24,482-24,48 = 46064 см . Собственная добротность щелевого цилиндрического резонатс О ,„ = 2-0,0461 - 0,5645-1,72-Ю"6 = 94960. Напряженность ЭП в щелевом резонаторе:
Е =-
94960•2400
Е = 5.12 кВ/см
0,27 • 8,85 • 10-12 • 6,28 • 2450 • 106 • 0,0461 • 105
= 1344677 —
м
1
2
3
ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ, ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ) И ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА '
Продолжение таблицы 1 / Continuation of table 1
3
13
Е = 8.12 кВ/см
14
15
Тороидальный резонатор с внутренним перфорированным цилиндром,
заявка № 2023130951
Площадь поверхности тороидального резонатора:
5т0р = 3,14-30,62+6,28-30,6-48,96+3,14 (30,62-21,422)+(3,14-21,422+ +39,78-6,28-21,42) = 2940,17+9408,54+1499,49+6791,79 = 20640 см2;
тор
ЗЛ4-30,62-48,96-ЗЛ4-21,422-39,78 = 86640,35 см3.
Собственная добротность тороидального резонатора:
0 тор = 2-0,0866 - 2,064-1,72-10-6 = 48788. Собственная добротность цилиндрического резонатора с учетом коэффициента перфорации 0,9:
5Цилин. = 0,9-(2-3,14-21,422+39,78-6,28-21,42) = 7393; VЧиЛин. = 3,14-21,422-39,78 = 57310,39 см3; 0 цилиндр = 2-0,0573 - 0,7393-1,72-10-6 = 90123. Напряженность ЭП в перфорированном цилиндре:
Е = -
90123•2400
0,27 • 8,85 • 1012 • 6,28 • 2450 • 106 • 0,0573 • 105
=1026737-
В
I
Л
м
Четырехгранный конический резонатор, заявка № 2023130955
= 24,48-48,96 = 1198,54 см2; 82 = 85,68-48,96 = 4194,89 см2; 83 = 48,96 89,11 = 4362,89 см2; = 0,5-24,48-85,68 = 1048,72 см2.
I = 724,482 + 85,682 = 89,11 см. Площадь загрузочного окна: 3,06-48,96 = 149,82 см2.
8общ =1198,54+4194,89+4362,89+1048,72+1048,72-149,83 = 11704 см2. Объем четырехгранного конического резонатора:
V = 0,5^1-85,68 = 0,5-1198,54-85,96 =51513,25 см3. Собственная добротность:
0 = 2 • 0,0515 /1,17 • 1,72 • 106 = 51183. Напряженность ЭП:
Е =
51183^2400
0,27 8,85 1012 •6,28 2450 1 06 0,0515 105
U
= 648779—.
м
\
Цилиндрический ситовый резонатор, заявка № 2023132970
Площадь ситового цилиндра, радиусом Я = 0,306 м и длиной Ь = 0,918 м:
£ = 2 • 7 (Я • Ь + Я2) = 2^3,14^ (0,306^ 0,918 + 0,3062) = 2,353 м2.
Объем:
V = 7 • Я2 • Ь = 3,14 • 0,3062 • 0,918 = 0,2699 м3. Собственная добротность:
0 = 2^0,2699 ■ 2,353 • 1,72 • 10-6 = 133377. Напряженность ЭП:
133377•2400
Е = -
0,27^8,85 •Ю42 •б, 28^2450 406 • 0,2699 405
=322594—
м
Е = 4.8 кВ/см
1
2
I ELECTRICAL TECHNOLOGIES, ELECTRICAL EQUIPMENT AND POWER SUPPLY OF THE AGRO-INDUSTRIAL COMPLEX
Продолжение таблицы 1 / Continuation of table 1
3
16
17
18
Е = 2.5 кВ/см
Е = 10.12 кВ/см
Тороидальный резонатор с внутренним электроприводным цилиндром, заявка № 2023135372
Площадь поверхности наружного цилиндра, радиусом Я = 0,459 м и высотой Н = 1,224 м:
5 = 2-п - (Я-Н + Я2 - г2) = 2-3,14-(0,459-1,224 + 0,4592 - 0,2142) = 4,564 м2. Площади поверхностей внутреннего электроприводного цилиндра, радиусом г = 0,214 м и высотой h = 0,918 м:
5 = п-(г2 + 2-г- И) = 3,14-(0,2142 + 2-0,214-0,918) = 1,378 м2. 5общ = S + 8 = 4,564 + 1,378 = 5,942 м2.
Объем резонатора:
^ = V - V = п-Я2-Н-пг2-И = 3,14-(0,4592-1,224 - 0,2142-0,918) = 0,678 м3. Собственная добротность тороидального резонатора:
б = 2 - 0,678 * 5,942 -1,72 -10-6 = 132677. Напряженность ЭП:
Е =
132677^2400
0,27 • 8,85 • 10-12 • 6,28 • 2450 • 106 • 0,678 • 105
=127745
м
Усеченный конический резонатор, заявка № 2023135388
5 = п-(г2 + (г + г )• / + г22) = = 3,14 - (24,52 + (24,5 + 7) - 25,48 + 72) = 4558,9 см2, где гь г2 - радиусы большого и малого оснований, см, l — длина образующей конуса, см; h - высота резонатора, см. Объем усеченного конуса:
1 3 14
V = ^ - п - И - (г2 + г2 + г - г) = - 49 - (24,52 + 72 + 24,5 - 7) = 42094 см3.
Собственная добротность усеченного конического резонатора:
б = 2-0,042094 * 0,4559 -1,72 -10-6 = 107362. Напряженность ЭП:
107362-1600
Е = -
=1109828—
м
0,27 • 8,85 • 10~12 • 6,28 • 2450 • 106 • 0,0421-105
Коаксиальный резонатор с электроприводным цилиндром
Объем коаксиального резонатора:
V = п - И -(Я2 - г2) = 3,14 - 73,44 - (27,542 -11,442) = 144720 смъ.
коакс ^ ' .> \ .> .> /
Площадь поверхности:
Якоакс = 2-п-(Я-И + г-И + (Я2 - г 2)] = = 2-3,14-(27,54-73,44 +11,44-73,44 + (27,542-11,442]= 21920 см2. Собственная добротность коаксиального резонатора:
б = 2-0,1447 * 2,19-1,72-10-6 = 76829. Напряженность ЭП:
76829-2400
Я, 4
Е = -
0,27-8,85-10 -6,28-2450-10 -0,1447-10
Е = 4... 6 кВ/см
Источник: составлено авторами на основании результатов исследований
= 346605—
м
Л
н
и
N И
м В
ВП.
1
2
ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ, ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ) И ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА '
3 способ. На примере конструкций 15 и 10 (табл. 1) цилиндрического и коаксиального резонаторов проведен расчет собственной добротности по стандартной формуле (5) Фельдштейна А. Е.1. В цилиндрическом резонаторе низшим типом колебаний является волна Нш, для которой резонансная длина волны максимальна. Условие резонанса ЭМП в цилиндрическом резонаторе - высота цилиндра кратна половине длины волны. Если отношение высоты (к) к радиусу (г) резонатора менее 2,03, то основным видом колебаний в резонаторе является вид Е010, собственная длина волны которого совпадает с критической длиной волны в волноводе.
В связи с тем, что цилиндрический ситовый резонатор расположен в экранирующем корпусе, расчеты проведены без учета щелей. Резонаторы выполнены из алюминия (коэффициент для алюминия 1,33-104, а для меди 2,4-104). Собственная добротность при размерах г = 36,72 см, к = 50 см, вычисленная по формуле 4, представленной в справочнике Фельдштейна А. Е., составляет 138617.
0 = 1,33 104 •г •к *-Д-[(2 • г + к)•(!■ 2^к)2 + к
= 1,33 404^ 36,72^50 12,24 х ( 2 • 36,72 - 50) • (12,24 - 2 • 50)2 + 50] = 138617.
(4)
Результаты, полученные по формулам 1 (0 = 133377) и 4 (0 = 138617) с доверительной вероятностью 0,95, совпадают.
Для коаксиального резонатора (конструкция под номером 10) стандартной конструкции собственная добротность по формуле Фельдштей-на А. Е.:
" (1 ■б+1 ■а)
Q = 1,33404 WÄ •
(4 - hy
(4 - 0,765)
2,3 • lg(D - d ) = 1,33404 •Л/0,1224 х (1 - 0,612 +1 - 0,184)
(5)
=51784.
2,3 • ^(0,612 ■ 0,184) Собственная добротность коаксиального резонатора по формуле Фельдштейна А. Е. равна 51784, а через площадь и объем резонатора - 76800. При учете уменьшение площади поверхности резо-
натора со спиральным внутренним цилиндром (№ 10), собственная добротность коаксиального резонатора составила 114732, т. е. почти в два раза больше. При этом напряженность электрического поля сохраняется в пределах 3.4 кВ/см, так емкость резонатора не изменяется.
Заключение
1. Функции и электродинамические параметры установки с СВЧ-энергоподводом в объемные резонаторы нестандартных конструкций для термообработки и обеззараживания сырья агропредприятий различаются в зависимости от конкретного применения, и они удовлетворяют нижеперечисленным требованиям:
- широкий диапазон скоростей нагрева для реализации режима термообработки при высокой напряженности электрического поля;
- возможность управления процессом термообработки сырья при комплексном воздействии электрофизических факторов путем изменения мощности генератора и электрогазоразрядных ламп, скорости перемещения сырья соответствующими механизмами;
- радиогерметичность при работе установки в непрерывном режиме.
2. Полученные результаты исследования электродинамических параметров (собственной добротности и напряженности ЭП) разработанных резонаторов по программе CST Microwave Studio 2018 с достаточной доверительной вероятностью (0,95) совпадают с расчетными значениями, полученными через объем и площадь поверхности с учетом скин-слоя, а также с использованием известных формул для стандартных конструкций.
Собственная добротность разработанных резонаторов при объеме 0,5 м3 находится в пределах 100.160 тыс., нагруженная добротность в пределах 15.23 тыс., напряженность электрического поля в резонаторах в среднем колеблется от 2.6 кВ/см, напряженность электрического поля в сырье в процессе нагрева от 20 до 100 оС изменяется от 0,05 до 0,2 кВ/см, в соответствии с уменьшением его диэлектрической проницаемости с 48,5 до 35,4.
Примечание:
1 Фельдштейн А. Е., Явич Л. Р. Справочник по элементам волноводной техники. М. : Сов. Радио, 1987.
х
х
¥¥¥¥¥¥¥¥¥ г/rrTPfr/if тггнмтnízirs FI РГТШГД! рпшрмрмт^^^^^^^^^Ё
lyvMlvMIII^ ELECTRICAL TECHNOLOGIES, ELECTRICAL EQUIPMENT
XXXXXXXX and power supply of the agro-industrial complex XXXXXxXX_
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Гришин E. М., Архангельский Ю. С. Интеллектуальные сверхвысокочастотные установки диэлектрического нагрева // Состояние и перспективы развития электро- и теплотехнологии. 2015. С. 11-14. EDN TYBFYB.
2. Тухватуллин М. И., Архангельский Ю. С. Особенности гибридной СВЧ электротехнологической установки для обработки материалов в сельском хозяйстве // Российский электронный научный журнал. 2023. № 3 (49). С. 20-33. doi: https://doi.org/10.31563/2308-9644-2023-49-3-20-33.
3. Тухватуллин М. И. Виды модернизации существующей СВЧ электротехнологической установки для осуществления тепловой и нетепловой СВЧ модификации материалов // Российский электронный научный журнал. 2023. № 3 (49). С. 8-19. DOI: 10.31563/2308-9644-2023-49-3-8-19.
4. Асманкин E. М., КукаевХ. С., Ушаков Ю. А. и др. Форсированная технология переработки как реализация метода энергонасыщенного воздействия на зерновую массу // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2023. № 6 (104). С. 154-161. DOI 10.37670/2073-0853-2023-104-6-154-161. EDN JVWBGU.
5. Eршова И. Г., Поручиков Д. B. Сверхвысокочастотная установка для выделения жира при переработке мясосодержащего сырья и определение ее добротности // Вестник ВИЭСХ. 2018. № 4 (33). С. 40-45. EDN VQWWYT.
6. Жданкин Г. B., Швикова Г. B., Белова М. B., Кириллов H. К. Патент № 2679203 РФ, MTO А23К 10/00. Сверхвысокочастотная установка для термообработки непищевых отходов животного происхождения в непрерывном режиме / заявитель и патентообладатель НГСХА (RU). № 2017108866; заявл. 20.03.2017. Бюл. № 26,17.09.2018. 14 с. EDN RRBLDN.
7. Морозов А. С. Электротехнологии и электрооборудование для сельского хозяйства. Рязань : Рязанский государственный агротехнологический университет им. П. А. Костычева, 2021. 125 с. EDN ERDXGD.
8. Bоронов E. B., Hовuкова Г. B., Просвирякова М. B. Исследование и разработка СВЧ установки для термообработки и обеззараживания жиросодержащих отходов убоя животных // Известия Санкт-Петербургского ГАУ. 2023. № 4 (73). С. 126-136. DOI 10.24412/2078-1318-2023-4-126-137. EDN DRYTQN.
9. Жидков И. С., Кухаренко А. И., Чолах С. О. Электрофизические методы обработки материалов. Era-теринбург: Уральский федеральный университет, 2019. 195 с. ISBN 978-5-7996-2608-2/
10. Стрекалов А. B., Стрекалов Ю. А. Электромагнитные поля и волны. M. : РИОР; ИНФРА-M, 2014. 375 с. ISBN 978-5-369-01181-2
11. Фомин Д. Г., Дударев H .B., Даровских С. H., Клыгач Д .С. Особенности применения объемно-модульной технологии в проектировании СВЧ электронных устройств // Ural Radio Engineering Journal. 2021. Т. 5. № 2. С. 91-103. doi: https://doi.org/10.15826/urej.2021.5.2.001.
12. Кун А. А. Табакаев Г. А., Юшин B. Ю., Файль Т. H. Проектирование СВЧ устройств // Актуальные научные исследования в современном мире. 2017. № 11-10 (31). С. 93-94. EDN ZWKRKZ.
13. Падусова E. B., Шарангович С. H. Расчет диэлектрических волноводов и объемных резонаторов. Томск : Изд-во ТУСУРа. 2018. 103 с. ISBN 978-5-86889-812-9. EDN BVMABQ.
14. Корчагин Ю. B. Патент № 2161505.А 61L2/00. Способ стерилизации материалов при помощи СВЧ-излучения с высокой напряженностью поля и устройство для реализации способа. № 99114320/13 : заявл. 06.07.1999 : опубл. 10.01.2001. EDN QUGBAS.
15. Хасанов А. С. Анализ электромагнитных полей с использованием среды CST Microwave Studio // XXII Туполевские чтения (школа молодых ученых). Том IV. Казань : Издательство «Фолиант», 2015. С. 808-810. EDN VAZESV.
16. Рябченко B. Ю., Паслён B. B. Компьютерное моделирование объектов с помощью ПП CST Microwave Studio // Современные проблемы радиоэлектроники и телекоммуникаций. 2018. № 1. С. 139. EDN QIKITH.
17. Уфимцев Д. B., Шебалкова Л. B., Сюткин К. Ю. Проектирование, моделирование и оптимизация устройств СВЧ диапазона. Новосибирск: НГТУ. 2010. 160 с. ISBN 978-5-7782-1355-5. EDN QMVDUR.
18. Курушин А. А., Пластиков А. H. Проектирование СВЧ устройств в среде CST Microwave Studio. M. : MЭИ, 2012. 155 с. ISBN 978-5-383-00730-3. EDN QMXOEP.
74
XXXXXXXXXX электротехнологии, электрооборудование XXXXXXXXXX
XXXXXXX И ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА XXXXXXX
19. Фатеев А. Применение ПО CST Microwave Studio для расчёта микроволновых антенн и устройств СВЧ. Томск : ТУСУР, 2014. 120 с. EDN ZVDIVB.
20. Дерачиц Д. С., Кисель Н. Н., Грищенко С. Г. Моделирование на базе САПР CST Microwave Studio // Известия ЮФУ. Технические науки. 2015. № 3 (164). С. 257-265. EDN TVWWOB.
Дата поступления статьи в редакцию 17.01.2024; одобрена после рецензирования 13.02.2024;
принята к публикации 15.02.2024.
Информация об авторах Е. В. Воронов - к.э.н., доцент, Spin-код: 8963-4080; Г. В. Новикова - д.т.н., профессор, Spin-код: 3317-5336; С. А. Суслов - д.э.н., доцент, Spin код: 4040-2965; О. В. Михайлова - д.т.н., профессор, Spin-код: 9437-0417; М. В. Просвирякова - д.т.н., доцент, Spin-код: 5642-4560; Н. Н. Кучин - д.с.-х.н., профессор, Spin-код: 7394-2263.
Заявленный вклад авторов:
Воронов Е. В. - формулирование основной концепции исследования и выводов, подготовка первоначального варианта текста.
Новикова Г. В. - систематизация резонаторов нестандартных конструкций путем анализа параметров электродинамической системы.
Суслов С. А. - анализ особенностей резонаторов разных нестандартных конструкций.
Михайлова О. В. - исследования параметров электродинамической системы с разными конструктивными исполнениями резонаторов.
Просвиряков М. В. — вычисление собственных добротностей резонаторов нестандартных конструкций и напряженностей электрического поля.
Кучин Н. Н. - обработка результатов исследований, доработка текста и общих выводов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
REFERENCES
1. Grishin E. M., Arhangel'skij Yu. S. Intellektual'nye sverhvysokochastotnye ustanovki dielektricheskogo nagreva [Intelligent ultrahigh frequency dielectric heating installations], Sostoyanie i perspektivy razvitiya elektro- i teplotekhnologii [The state and prospects of development of electrical and thermal technology], 2015, pp. 11-14, EDN TYBFYB.
2. Tuhvatullin M. I., Arhangel'skij Yu. S. Osobennosti gibridnoj SVCH elektrotekhnologicheskoj ustanovki dlya obrabotki materialov v sel'skom hozyaj stve [Features of a hybrid microwave electrotechnological installation for processing materials in agriculture], Rossijskij elektronnyj nauchnyj zhurnal [Russian electronic Scientific Journal], 2023, No. 3 (49), pp. 20-33, doi: https://doi.org/10.31563/2308-9644-2023-49-3-20-33.
3. Tuhvatullin M. I. Vidy modernizacii sushchestvuyushchej SVCH elektrotekhnologicheskoj ustanovki dlya osushchestvleniya teplovoj i neteplovoj SVCH modifikacii materialov [Types of modernization of the existing microwave electrotechnological installation for the implementation of thermal and non-thermal microwave modification of materials], Rossijskij elektronnyj nauchnyj zhurnal [Russian electronic Scientific Journal], 2023, No. 3 (49), pp. 8-19, DOI: 10.31563/2308-9644-2023-49-3-8-19.
4. Asmankin E. M., Kukaev H. S., Ushakov Yu. A. i dr. Forsirovannaya tekhnologiya pererabotki kak realiza-ciya metoda energonasyshchennogo vozdejstviya na zernovuyu massu [Accelerated processing technology as a realization of the method of energy-saturated effect on grain mass], Izvestiya Orenburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [Proceedings of the Orenburg State Agrarian University], 2023, No. 6 (104), pp. 154-161, DOI 10.37670/2073-0853-2023-104-6-154-161, EDN JVWBGU.
¥¥¥¥¥¥¥¥¥ г/rrTPfr/if тргнмп!nizirs fi ргтшгл! рпшрмрмт^^^^^^^^^Ё
lyvMlvMIII^ ELECTRICAL TECHNOLOGIES, ELECTRICAL EQUIPMENT
xxxxxxxx and power supply of the agro-industrial complex xxxxxxxx_
5. Ershova I. G., Poruchikov D. V. Sverhvysokochastotnaya ustanovka dlya vydeleniya zhira pri pererabotke myasosoderzhashchego syr'ya i opredelenie ee dobrotnosti [Ultrahigh frequency installation for fat extraction during processing of meat-containing raw materials and determination of its quality], Vestnik VIESKH [Bulletin of RESCH], 2018, No. 4 (33), pp. 40-45, EDN VQWWYT.
6. Zhdankin G. V., Novikova G. V., Belova M. V., Kirillov N. K. Patent No. 2679203 RF, MPK A23K 10/00. Sverhvysokochastotnaya ustanovka dlya termoobrabotki nepishchevyh othodov zhivotnogo proiskhozhdeniya v nepre-ryvnom rezhime [Ultrahigh frequency heat treatment plant for non-food waste of animal origin in continuous operation], zayavitel' i patentoobladatel' NGSKHA (RU). No. 2017108866, zayavl. 20.03.2017, Byul. No. 26,17.09.2018, 14 p. EDN RRBLDN.
7. Morozov A. S. Elektrotekhnologii i elektrooborudovanie dlya sel'skogo hozyajstva [Electrical technologies and electrical equipment for agriculture], Ryazan' : Ryazanskij gosudarstvennyj agrotekhnologicheskij universitet im. P. A. Kostycheva, 2021, 125 p. EDN ERDXGD.
8. Voronov E. V., Novikova G. V., Prosviryakova M. V. Issledovanie i razrabotka SVCH ustanovki dlya termoobrabotki i obezzarazhivaniya zhirosoderzhashchih othodov uboya zhivotnyh [Research and development of a microwave installation for heat treatment and disinfection of fat-containing animal slaughter waste], Izvestiya Sankt-Peterburgskogo GAU [News of the St. Petersburg State Agrarian University], 2023, No. 4 (73), pp. 126-136, DOI 10.24412/2078-1318-2023-4-126-137, EDN DRYTQN.
9. Zhidkov I. S., Kuharenko A. I., Cholah S. O. Elektrofizicheskie metody obrabotki materialov [Electrophysi-cal methods of material processing], Ekaterinburg: Ural'skij federal'nyj universitet, 2019, 195 p. ISBN 978-5-79962608-2/
10. Strekalov A. V., Strekalov Yu. A. Elektromagnitnye polya i volny [Electromagnetic fields and waves], Moscow: RIOR; INFRA-M, 2014, 375 p. ISBN 978-5-369-01181-2
11. Fomin D. G., Dudarev N .V., Darovskih S. N., Klygach D .S. Osobennosti primeneniya ob"emno-modul'noj tekhnologii v proektirovanii SVCH elektronnyh ustrojstv [Features of the use of volumetric modular technology in the design of microwave electronic devices], Ural Radio Engineering Journal, 2021, Vol. 5, No. 2, pp. 91103, doi: https://doi.org/10.15826/urej.2021.5.2.001.
12. Kun A. A. Tabakaev G. A., Yushin V. Yu., Fajl' T. N. Proektirovanie SVCH ustrojstv [Designing microwave devices], Aktual'nye nauchnye issledovaniya v sovremennom mire [Actual scientific research in the modern world], 2017, No. 11-10 (31), pp. 93-94, EDN ZWKRKZ.
13. Padusova E. V., Sharangovich S. N. Raschet dielektricheskih volnovodov i ob"emnyh rezonatorov [Calculation of dielectric waveguides and volumetric resonators], Tomsk : Publ. TUSURa, 2018, 103 p. ISBN 978-5-86889812-9. EDN BVMABQ.
14. Korchagin Yu. V. Patent No. 2161505.A 61L2/00. Sposob sterilizacii materialov pri pomoshchi SVCH-izlucheniya s vysokoj napryazhennost'yu polya i ustrojstvo dlya realizacii sposoba [A method for sterilizing materials using microwave radiation with high field strength and a device for implementing the method], No. 99114320/13 : zayavl. 06.07.1999 : opubl. 10.01.2001. EDN QUGBAS.
15. Hasanov A. S. Analiz elektromagnitnyh polej s ispol'zovaniem sredy CST Microwave Studio [Analysis of electromagnetic fields using the CST Microwave Studio environment], XXII Tupolevskie chteniya (shkola molodyh uchenyh) [XXII Tupolev readings (school of young scientists)], Vol. IV. Kazan' : Publ. «Foliant», 2015, pp. 808-810, EDN VAZESV.
16. Ryabchenko V. Yu., Paslyon V. V. Komp'yuternoe modelirovanie ob"ektov s pomoshch'yu PP CST Microwave Studio [Computer modeling of objects using PP CST Micro-wave Studio], Sovremennye problemy radioelektro-niki i telekommunikacij [Modern problems of radio electronics and telecommunications], 2018, No. 1, pp. 139, EDN QIKITH.
17. Ufimcev D. V., Shebalkova L. V., Syutkin K. Yu. Proektirovanie, modelirovanie i optimizaciya ustrojstv SVCH diapazona [Design, modeling and optimization of microwave devices], Novosibirsk: NGTU, 2010, 160 p. ISBN 978-5-7782-1355-5, EDN QMVDUR.
18. Kurushin A. A., Plastikov A. N. Proektirovanie SVCH ustrojstv v srede CST Microwave Studio [Designing microwave devices in the CST Microwave Studio environment], Moscow: MEI, 2012, 155 p. ISBN 978-5-383-007303, EDN QMXOEP.
XXXXXXXXXX электротехнологии, электрооборудование XXXXXXXXXX
XXXXXXX И ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА XXXXXXX
19. Fateev A. V. Primenenie PO CST Microwave Studio dlya raschyota mikrovolnovyh antenn i ustrojstv SVCH [Application of CST Microwave Studio software for calculation of microwave antennas and microwave devices], Tomsk : TUSUR, 2014, 120 p. EDN ZVDIVB.
20. Derachic D. S., Kisel' N. N., Grishchenko S. G. Modelirovanie na baze SAPR CST Microwave Studio [Modeling based on CAD CST Microwave Studio], Izvestiya YUFU. Tekhnicheskie nauki [Izvestiya SFU. Technical sciences], 2015, No. 3 (164), pp. 257-265, EDN TVWWOB.
The article was submitted 17.01.2024; approved after reviewing 13.02.2024; accepted for publication 15.02.2024.
Information about the authors: E. V. Voronov - Ph. D. (Economy), Associate Professor, Spin code: 8963-4080; G. V. Novikova - Dr. Sci. (Engineering), Professor, Spin code: 3317-5336; S. A. Suslov - Dr. Sci. (Economy), Associate Professor, Spin code: 4040-2965; O. V. Mikhailova - Dr. Sci. (Engineering), Professor, Spin code: 9437-0417; M. V. Prosviryakova - Dr. Sci. (Engineering), Associate Professor, Spin code: 5642-4560; N. N. Kuchin - Dr. Sci. (Agricultural), Professor, Spin-code: 7394-2263;
The declared contribution of the authors: Voronov E. V. - formulation of the basic concept of the study and conclusions, preparation of the initial version of the text.
Novikova G. V. - systematization of resonators of non-standard designs by analyzing the parameters of an electrody-namic system.
Suslov S. A. - analysis of the features of resonators of various non-standard designs.
Mikhailova O. V. - studies of parameters of an electrodynamic system with different designs of resonators.
Prosviryakova M. V. - calculation of intrinsic Q-values of resonators of non-standard designs and electric field
strengths.
Kuchin N. N. - processing of research results, revision of the text and general
The authors declare that there is no conflict of interest.
