CC BY
107
разнообразие питательных элементов выше, чем в кон- ний разработана технологическая схема получения по-троле (без обработки). В частности, концентрация ка- ливного раствора для выращивания гидропонного зеле-
лия увеличивается на 20 %, серы - на 30, фосфора - на ного корма на основе вермикомпоста. Получаемый по-
40, кальция - на 48 %, магния - на 47, меди - на 18, ливной раствор характеризуется повышенным содер-
цинка - на 37, железа - на 58 % и др. (рис 3). жанием макро- и микроэлементов, необходимых для ак-
Выводы. Таким образом, в результате исследова- тивного роста и развития растений.
Литература.
1. Кругляков Ю.А. Оборудование для непрерывного выращивания зеленого корма гидропонным способом. М.: Агро-промиздат, 1991.
2. Massantini F., Magnani G. Hydroponic Fodder Growing: Use of cleaner separated Seed / Proc.of the 5-th Int.
3. Патент RU №2112763. Способы получения жидкого биостимулятора и развития растений из гумусосодержащих веществ // Титов И.Н., Шишова Т.И., 1996.
4. Бакланов А.Н., Чмиленко Ф.А. Использование ультразвука для деструкции фульвокислот высокоминерализованных вод и рассолов // Химия и химическая технология. - 2001. - Т. - 44. Вып.1. С. 68 - 70.
5. Орлов Д.С. Химия почв: учебник. - М.: Изд-во МГУ, 1992.
6. Analysis of Trace Elements in Water using Ultra Thin Film. Rayny EDX-700/800. Application Data № 12 - 17. Japan,
Shimadzu, 2008 - 2009.
USE OF ULTRASOUND FOR RECEPTION VERMYVOLUME BY MANUFACTURE OF THE GREEN FORAGE Yu.B. Chetyrkin, E.M. Basarygina, E.I. Stolbovaya
Summary. Use of ultrasonic processing for reception vermyvolume in “the know-how” hydroponic a green forage is offered. Key words: ultrasonic processing, hydroponic a green forage, vermyvolume.
УДК 621.313.282.:637.116
МОДЕЛИРОВАНИЕ МАГНИТНЫХ СИСТЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО
ПРОЕКТИРОВАНИЯ
С.Н. АНТОНОВ, кандидат технических наук, доцент И.К. ШАРИПОВ, кандидат технических наук, доцент
В.Н. ШЕМЯКИН, кандидат технических наук, доцент
А.И. АДОШЕВ, ассистент Ставропольский ГАУ E-mail: antonov_serg@mail.ru
Резюме. В статье представлен опыт моделирования магнитных систем с использованием системы автоматизированного проектирования ELCUT, которая позволяет рассчитывать параметры магнитного и электрического полей возбужденных, синусоидально изменяющимися во времени токами, а также рассчитывать токи, индуцированные переменным магнитным полем. В качестве примера приведен расчет магнитной системы аппарата магнитной обработки вещества. Проведена оптимизация магнитной системы с использованием такого показателя как конструкционный модуль. Ключевые слова: магнитная система, аппарат магнитной обработки вещества, моделирование, проектирование, система автоматизированного проектирования (САПР), оптимизация, конструкционный модуль, угол скоса, тонкая вставка.
В водяных и паровых котлах, а также прочих теплоэнергетических аппаратах в результате ряда физикохимических процессов на поверхностях нагрева образуются твердые отложения - накипь. Эта проблема решается в основном двумя способами: удалением наки-пеобразователей до поступления воды в котел (предварительная обработка) и созданием условий внутри котла для образования шлама (внутрикотловая обработ-Достижения науки и техники АПК, №10-2010 _
ка), который периодически или непрерывно удаляется.
Очистка от накипи весьма трудоемкий и дорогостоящий процесс, связанный с изменением режима работы тепловых аппаратов и применением различных реагентов. Для магнитной водоподготовки не нужны химикаты и большие капитальные вложения в оборудование, кроме того, она экологически безвредна. Этот метод предотвращения образования солей кальция и магния основан на том, что вода прошедшая магнитное поле не дает накипных отложений на поверхностях нагрева. Соли выпадают в виде шлама и удаляются из котла.
Существует множество аппаратов для магнитной обработки воды, для которых характерны такие недостатки, как сложность конструкции, малая эффективность магнитных систем в расчете на единицу массы и мощности, низкая производительность из-за не больших размеров сечения отверстия для прохода воды, не-технологичность при изготовлении и трудоемкость при сборке.
Мы разработали аппарат в котором перечисленные недостатки отсутствуют. Он состоит (рис. 1.) из корпуса
1, каркаса катушки 2, между двумя половинами корпуса 1 для герметизации намагничивающей катушки 3 от влаги предусмотрены резиновые прокладки 4 и 5.
При установке аппарата на трубопровод к наружным частям корпуса 1 привариваются фланцы 6. Каркас намагничивающей катушки в осевом сечении имеет тонкие стенки 7 длиной 8, которые чередуются с утолщениями 8.
При подаче переменного или постоянного тока в намагничивающую катушку 3 образуется магнитный поток Ф (см. рис. 1), силовые линии которого замыкаются по корпусу 1 и каркасу 2. Тонкая стенка 7 каркаса 2 работа--------------------------------------------- 75
1 2 4 3 5 6
Рис. 1. Аппарат магнитной обработки воды: 1 - корпус, 2 - каркас намагничивающей катушки, 3 - намагничивающая катушка, 4, 5 - прокладка 6-фланец, 7 - тонкая стенка, 8 - утолщения.
ет в режиме насыщения и представляет значительное магнитное сопротивление для потока Ф, который разделяется на потоки: Ф1 - в объеме намагничивающей катушки; Ф2 - замыкающийся по тонкой стенке и Ф3 -выпучивающийся в сторону обрабатываемой воды.
Вода, движущаяся по трубопроводу с определенной скоростью, многократно пересекает силовые линии магнитного потока Ф3 и подвергается физическому воздействию.
В отличие от существующих конструкций аппаратов, в рассмотренном коренным образом изменен способ формирования рабочего магнитного потока (посредством насыщения тонкой стенки каркаса). Еще один его плюс - возможность варьирования активной зоны обработки потока воды. Путем замены каркаса 2 с намагничивающей катушкой 3 можно подбирать оптимальные эффективные параметры магнитного поля для любого технологического процесса или различного типа воды.
Цель наших исследований - определение оптимальной конструкции магнитной системы аппарата с использованием системы автоматизированного проектирования (САПР) Е1_С11Т.
Условия, материалы и методы. Программный комплекс Е_С11Т, по сравнению с другими аналогичными программами (Ретт, ДЫБУБ) для моделирования магнитных систем, имеет ряд преимуществ, основные из которых - простота построения геометрической модели, точность расчетов, удобный интерфейс, возможность использования готовых библиотек магнитных и немагнитных материалов.
С помощью программного комплекса Е_С11Т можно создать геометрическую модель аппарата, задать свойства сред, источники поля, граничные и другие условия и в результате получить картину магнитостатического или переменного магнитно-
76 ---------------------
го поля. В основе расчета лежит метод конечных элементов, который позволяет определять характеристики магнитного поля в любой точке моделируемой системы.
Программа проводит расчет магнитных полей, возбужденных токами, синусоидально изменяющимися во времени и наоборот, токов, индуцированных переменным магнитным полем в проводящей среде (вихревые токи).
При анализе результатов расчетов оперируют такими физическими величинами, как полный электрический ток (с его сторонней и вихревой компонентами), электрическое напряжение, мощность тепловыделения(омические потери), индукция и напряженность магнитного поля, электромагнитные силы и их моменты, комплексное сопротивление (импеданс), индуктивность.
Результат расчета электрического и магнитного поля, возбужденного приложенными переменными (синусоидально изменяющимися во времени) токами или внешним переменным полем - картина магнитного поля переменных токов [2].
В соответствии с методикой планирования экспериментальных исследований для определения наиболее эффективной конструкции магнитной системы аппарата мы приняли два варьируемых параметра - угол скоса утолщения 8 и длина тонкой стенки 7. Остальные факторы (ток, напряжение, длина магнитной системы, проходное сечение аппарата) были постоянными.
Верхний и нижний пределы угла скоса варьировали от 150 до 900 с шагом 150 (рис. 2.), длину тонкой стенки от 0 до 154 мм с шагом 15 мм. При этом, так как в конструкции магнитной системы имеется две тонкие стенки, то при переходе от 60 мм к следующему уровню по всей длине магнитной системы образуется одна равная 154 мм (см. рис. 1).
Методика расчетов, приемы и алгоритмы приведены в [1]. Для сокращения расхода цветных металлов при изготовлении аппарата без снижения характеристик магнитного поля мы сравнили удельные показатели не-
Рис. 2. Форма полюсов магнитной системы (угол скоса полюсов): а - 150; б - 300; в -450; г - 600; д - 750; е - 900
_______________________________ Достижения науки и техники АПК, №10-2010
скольких вариантов магнитных систем.
В качестве основного критерия оптимального аппарата было принято обеспечение определенного значения конструкционного модуля М в зоне обработки. Он рассчитывается, как произведение магнитной индукции аппарата, скорости пересечения водой магнитного поля х и времени ее нахождения в зоне обработки ?.
М=В V ?,
ср '
где М - конструкционный модуль, Тл-м; Вср - средняя магнитная индукция, Тл; V - скорость потока жидкости, м/с; ? - время нахождения жидкости в магнитном поле, с.
Для тех систем, где скорость потока жидкости можно принять постоянной уравнение приобретет вид:
М=В !п,
ср 0 ’
где !0 - путь воды в зоне обработки, м.
Использование этого критерия позволяет проектировщиками варьировать значения магнитной индукции и ширины зоны обработки для определения оптимальной конструкции аппарата при сохранении заданного значения конструкционного модуля.
При этом эффективная обработка воды магнитным полем достигается при значениях М = 5...20 м Тл м.
Для подтверждения справедливости теоретических расчетов необходимо провести экспериментальные исследования. Контроль за обработкой воды магнитным полем заключался в сравнении показателей качества воды или характера выделяющейся твердой фазы до и после процедуры. Они могут служить индикатором произошедших изменений. Это неотъемлемая часть процесса обработки воды с применением магнитного поля.
Для оценки эффективности обработки воды магнитным полем мы использовали методику, рекомендованную Харьковским инженерно-экономическим институтом [5]. По результатам исследований сделаны фотографии кристаллов соли, выпавших в осадок, при помощи микроскопа. Уменьшение средних линейных размеров кристаллов в 1,5-2 раза характеризует значительное снижение накипеобразования, а в 3 раза и более -практически безнакипное состояние.
Обработку воды проводили при питании аппарата от двухполупериодного выпрямителя напряжением 220 В. При этом угол скоса составлял 150, а длина тонкой стенки - 0, 15, 30, 45, 60, 154 мм.
Для исследования использовали воду из родников, расположенных в районе станицы Новомарьевской Ставропольского края.
Результаты и обсуждение. На основании расчётов магнитной системы аппаратов магнитной обработки мы установили картину магнитного поля (рис. 3), из которой видно, что его силовые линии в основном замыка-
ются по элементам магнитной системы и лишь в месте расположения тонкой стенки происходит их вытеснение за пределы магнитной системы. Это и позволяет проводить обработку воды.
По результатам определения параметров конструкционного модуля (см. табл.) были построены графики изменения его величин в зависимости от параметров Достижения науки и техники АПК, №10-2010
Рис. 4. Зависимость изменения конструкционного модуля от параметров магнитной системы: - - вертикальный ряд; □ - горизонтальный ряд; - - диагональный ряд. магнитной системы (рис. 4).
Анализируя полученную картину можно отменить, что основной фактор, влияющий на величину конструкционного модуля - длина тонкой стенки, а изменение угла скоса полюсов от 150 до 900 приводит к его снижению.
В ходе оценки эффективности магнитной обработки воды мы установили, что наибольшее количество кристаллов выпадает в случае использования аппарата с длиной тонкой вставки 60 мм. При этом накипеобразова-ние на стенках нагревательного оборудования должно снизиться более чем на 70 %.
Согласно результатам проведенных исследова-
• 9>
* Л
* V.
о 8
• « « с л**.-:
о 9 •> >
■в* „ _
о % ' •“ .
’ % * > «
О о О
а)
№
К-'
Рис. 5. Кристаллы соли: а) - в необработанной воде; б)
- при обработке воды аппаратом с длиной тонкой стенки 0 мм; в) - 15 мм; г) - 30 мм; д) - 45 мм; е) - 60 мм; ж) -154 мм; з) - количество выпавших кристаллов в обработанной воде в зависимости от длины тонкой вставки.
Таблица. Конструкционный модуль аппарата магнитной обработки воды (мТлм)
Длина вставки Угол
1S0 во0 45° 60о 750 90°
0 7,7S 7,37 7,3 6,B2 6,74 7,09
1S B,03 7,B6 7,B2 7,67 7,64 7,7
30 B,07 7,93 7,B7 7,76 7,74 7,76
4S B,32 B,2 B,0B B,06 B,0S 7,93
60 B,49 B,47 B,31 B,29 B,27 B,2
1S4 B,4B B,4B B,4B B,4B B,4B B,4B
нии из воды прошедшей магнитную обработку выпадает больше соли, чем из необработанной. Это свидетельствует о том, что она выделяется во всем объеме воды, а не только возле поверхности нагрева. Еще одним подтверждением эффективности
магнитной обработки, служит снижение линейных размеров кристаллов выпавших в осадок.
Выводы. Проведенные теоретические расчеты с использованием САПР показали, что наиболее эффективна конструкция магнитной системы с уголом скоса 15 и длиной тонкой стенки 60 мм, конструкционный модуль (М), которой равен 8,49 мТл м.
Полученные результаты подтверждены кристаллооптическим способом контроля.
При этом следует учитывать, что эффект от обработки может изменяться в зависимости от состава воды. Для получения устойчивого эффекта необходимы дополнительные экспериментальные исследования, на основании которых можно выбирать наиболее предпочтительную магнитную систему.
Литература.
1. Техническая документация к программному комплексу ELCUT 5.6. - С-Пб.:2009.
2. Аветисян Д. А. Автоматизация проектирования электротехнических систем и устройств / Изд: Высшая школа, 2005. - 511 с.
3. Петров Б. М. Электродинамика и распространение радиоволн: Учебник для вузов. - 2-е изд., испр. - М.: Горячая линия-Телеком, 2004. - 558 с.
4. Тебенихин Е.Ф. Безреагентные методы обработки воды в энергоустановках. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат,1985. - 142 с.
5. Душкин С.С. Улучшение технологии очистки природных и сточных вод магнитным полем. - Харьковский гос. ун-т., 1988. - 146 с.
EXPERIENCE OF MODELLING OF MAGNETIC SYSTEMS WITH USE OF SYSTEMS OF THE
AUTOMATED DESIGNING S.N. Antonov, I.K. Sharipov, V.N. Shemyakin, A.I. Adoshev
Summary. In article experience of modelling of magnetic systems with use of system of automated designing ELCUT is resulted. The given program complex allows to calculate magnetic and electric field raised by currents, is sinusoidal changing in time and to calculate the currents induced by a variable magnetic field. As an example calculation of magnetic system of the device of magnetic processing of substance is resulted. Optimisation of magnetic system, with use of such indicator as the constructional module is spent.
Key words: magnetic system, apparatus for magnetic substance processing, modeling, design, computer-aided design system (CAD), optimization, constructive module, angle of skew, thin insert, ELCUT.
УДК 63:6S1.2:001.S9
ИЗМЕРЕНИЕ УСИЛИЯ ОТРЫВА ЯГОДЫ ОБЛЕПИХИ
A.Ф. АЛЕЙНИКОВ, доктор технических наук, зам. директора
B.В. МИНЕЕВ, зав. сектором
B.А. ЗОЛОТАРЁВ, зав. отделом
Сибирский физико-технический институт аграрных проблем
C.Н. ХАБАРОВ, академик РАСХН, руководитель центра индустриальных технологий
НИИ садоводства Сибири им. М.А. Лисавенко
E-mail: fti 2009@yandex.ru
Резюме. Показана необходимость разработки портативного прибора для измерения усилия отрыва ягоды облепихи от плодоножки. Приведены функциональная схема и конструкция портативного прибора «ДИНА-1», предназначенного для этих целей. Рассмотрены методические аспекты проведения градуировки и определения метрологических характеристик прибора. Представлены его основные технические характеристики, полученные в результате производственных испытаний.
Ключевые слова: облепиха, плодоножка, усилие отрыва, принцип действия, прибор.
78 ----------------------------------------------
Усилие отрыва плодов облепихи от ветви - один из важных показателей, учитываемых при создании новых сортов этой уникальной культуры. Он в значительной степени влияет на производительность труда при сборе урожая и используется в качестве одного из исходных параметров при разработке ягодоуборочных машин и механизмов [1].
По многолетним данным Научно-исследовательского института садоводства Сибири им. М. А. Лисавен-ко (НИИСС) для основной массы сортообразцов облепихи усилием отрыва состовляет = 1,715 Н (175 гс). Традиционно величина этого показателя измерялась школьным динамометром, который не очень удобен для специфических измерений на садовых культурах, малопроизводителен в работе и отличается высокой погрешностью измерения.
Цель наших исследований заключалась в обосновании принципа действия, структуры и параметров прибора для оперативного и объективного получения исходных данных об усилии отрыва ягод облепихи от плодоножки.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили на базе Сибирского физико-технического института аграрных проблем (СибФТИ) и НИИСС.
__ Достижения науки и техники АПК, №10-2010
