Обоснование параметров установки с СВЧ-энергоподводом для высокотемпературного формования вторичного биологического сырья Текст научной статьи по специальности «Сельскохозяйственные науки»

XXXXXXXXXX электротехнологии, электрооборудование XXXXXXXXXX

XXXXXXX и энергоснабжение агропромышленного комплекса XXXXXXX

Научная статья УДК 621.385.6

DOI: 10.24412/2227-9407-2023-4-55-66

Обоснование параметров установки с СВЧ-энергоподводом для высокотемпературного формования вторичного биологического сырья

Галина Владимировна НовиковаВоронов Евгений Викторович2, Михайлова Ольга Валентиновна3, Марьяна Валентиновна Просвирякова4, Владимир Федорович Сторчевой5

12 3 Нижегородский государственный инженерно-экономический университет, Княгинино, Россия 4 5Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К. А. Тимирязева,Москва, Россия 1 NovikovaGalinaV@yandex. https://orcid.org/0000-0001-9222-6450 2e_voronov@list.ги, https://orcid.org/0000-0002-9867-5860 3ds17823@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0001-9231-4733 4prosviryakova. maryana@yandex. ги, https://orcid. org/0000-0003-3258-260х 5v_storchevoy@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-6929-3919

Аннотация

Введение. Научная проблема - низкая энергоэффективность установок с паровой рубашкой для термообработки вторичного биологического сырья решается путем разработки технологии и техники с СВЧ-энергоподводом, реализация которых обеспечивает сохранение кормовой ценности продукта, при сниженных эксплуатационных затратах. Наиболее близкими по технической сущности являются шнековый сепаратор «SEPRA», предназначенный для отжима и разделения сырья на две фракции - жидкую и твердую, и грануля-тор «GORON», позволяющий получить спрессованные осушенные до 3-5 % гранулы как органическое удобрение. Прототипом является установка, позволяющая осуществить совмещение процессов обезвоживания измельченных мясных отходов, тонкого измельчения твердой фракции и термообработки в одной рабочей камере. Установка металлоемкая из-за специального экранирующего корпуса, и трудно осуществить балансирование ротора с соблюдением небольшого зазора до поверхности ситового резонатора.

Материалы и методы. Анализ электрофизических параметров вторичного мясного сырья проводили по данным И. А. Рогова, на основании которых теоретически определяли необходимую мощность диэлектрического нагрева с учетом обезвоживания сырья в процессе. Распределение электромагнитного поля в резонаторе исследовали по программе CST Microwave Studio 2018 трехмерным моделированием объемного резонатора, выполненного с помощью программы SolidWorks, Компас 3D V20. Частоту вращения винтового шнека согласовали с продолжительностью термообработки сырья с учетом эффективной мощности генератора и объема загрузки. Результаты и обсуждение. Установка содержит горизонтально расположенный неферромагнитный резонатор в виде усеченного конуса, куда со стороны большого основания установлена загрузочная емкость с задвижным измельчителем. Со стороны малого основания предусмотрен кольцевой зазор. Внутри резонатора соосно расположен фторопластовый электроприводной винтовой шнек с шагом не более две глубины проникновения волны и с диэлектрическим валом, соединенным с неферромагнитным валом на уровне неферромагнитной кольцевой плиты, жестко прикрепленной к периметру открытого малого основания резонатора. На диэлектрический вал жестко насажены кольцевая плита и механизмы для прессования с амортизационной пружиной из неферромагнитного материала. Между стационарной и вращающейся кольцевыми неферромагнитными плитами образован регулируемый кольцевой зазор. Соосно к внутренней обечайке резонатора жестко прикреплено диэлектрическое щелевое сито в виде обечайки усеченного конуса, длиной до камеры отжима, образован-

В., Воронов Е. В., Михайлова О. В., Просвирякова М. В., Сторчевой В. Ф., 2023 Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License. The content is available under Creative Commons Attribution 4.0 License.

© Новикова Г.

Вестник НГИЭИ. 2023. № 4 (143). C. 55-66. ISSN 2227-9407 (Print) Bulletin NGIEI. 2023. № 4 (143). P. 55-66. ISSN 2227-9407 (Print)

¥¥¥¥¥¥¥¥¥ г/rrTPfr/if тргнмп!nizirs fi ргтшгл! рпшрмрмт^^^^^^^^^ё

lyvmlvmiii^ electrical technologies, electrical equipment

xxxxxxxx and power supply of the agro-industrial complex xxxxxxxx_

ной между последним винтом диэлектрического шнека и стационарной кольцевой плитой. Магнетроны воздушного охлаждения с волноводами расположены по длине резонатора со сдвигом по периметру на 120 градусов. Снизу на наружной поверхности резонатора имеется отверстие для жидкой фракции, под которое установлена приемная емкость, а приемная емкость готовой продукции расположена под кольцевым зазором. Заключение. Результаты исследования показывают, что разработанная конструкция установки с СВЧ-энергоподводом в резонатор в виде усеченного конуса с соосно расположенным диэлектрическим щелевым сито, фторопластовым винтовым шнеком позволяет провести термообработку вторичного сырья животного происхождения в процессе фильтрации жидкой фракции. Производительность установки 20-25 кг/ч, удельная мощность генератора 0,8-1,0 Вт/г.

Ключевые слова: задвижка, измельчитель, кольцевой зазор, механизм прессования, резонатор в виде усеченного конуса, фторопластовый шнек

Для цитирования: Новикова Г. В., Воронов Е. В., Михайлова О. В., Просвирякова М. В., Сторчевой В. Ф. Обоснование параметров установки с СВЧ-энергоподводом для высокотемпературного формования вторичного биологического сырья // Вестник НГИЭИ. 2023. № 4. С. 55-66. DOI: 10.24412/2227-9407-2023-4-55-66

Justification of the parameters of the installation with a microwave power supply for high-temperature molding of secondary biological raw materials

Galina V. Novikova1^, Evgeny V. Voronov2, Olga V. Mikhailova3, Mariana V. Prosviryakova4, Vladimir F. Storchevoy5

12 3 Nizhny Novgorod State University of Engineering and Economics, Knyaginino, Russia,

4 5 Russian State Agrarian University - Moscow Agricultural Academy named after K. A. Timiryazev, Moscow, Russia 1 NovikovaGalinaV@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9222-6450 2e_voronov@list.ru, https://orcid.org/0000-0002-9867-5860 3ds17823@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0001-9231-4733 4prosviryakova.maryana@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0003-3258-260x 5vstorchevoy@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-6929-3919

Abstract

Introduction. The scientific problem - low energy efficiency of installations with a steam jacket for heat treatment of secondary biological raw materials is solved by developing technology and equipment with a microwave power supply, the implementation of which ensures the preservation of the feed value of the product, with reduced operating costs. The closest in technical essence are the screw separator «SEPRA», designed for squeezing and separating raw materials into two fractions - liquid and solid, and the granulator «GORON», which allows to obtain compressed granules dried up to 3-5 % as organic fertilizer. The prototype is an installation that allows combining the processes of dehydration of crushed meat waste, fine grinding of solid fraction and heat treatment in one working chamber. The installation is metal-intensive due to the special shielding housing, and it is difficult to balance the rotor with a small gap to the surface of the sieve resonator.

Materials and methods. The analysis of the electrophysical parameters of secondary meat raw materials was carried out according to I. A. Rogov, on the basis of which the necessary dielectric heating power was theoretically determined, taking into account the dehydration of raw materials in the process. The distribution of the electromagnetic field in the resonator was investigated according to the CST Microwave Studio 2018 program by three-dimensional modeling of a volumetric resonator made using the SolidWorks program, Compass 3D V20. The rotation frequency of the screw screw was coordinated with the duration of heat treatment of raw materials, taking into account the effective power of the generator and the loading volume.

Results and discussion. The installation contains a horizontally positioned non-ferromagnetic resonator in the form of a truncated cone, where a loading container with a sliding chopper is installed on the side of the large base. An annular gap is provided on the side of the small base. Inside the resonator, a fluoroplastic electrically driven screw screw is

XXXXXXXXXX электротехнологии, электрооборудование XXXXXXXXXX XXXXXXX и энергоснабжение агропромышленного комплекса XXXXXXX

coaxially located with a pitch of no more than two wave penetration depths and with a dielectric shaft connected to a non-ferromagnetic shaft at the level of a non-ferromagnetic annular plate rigidly attached to the perimeter of the open small base of the resonator. An annular plate and pressing mechanisms with a shock-absorbing spring made of non-ferromagnetic material are rigidly mounted on the dielectric shaft. An adjustable annular gap is formed between stationary and rotating annular non-ferromagnetic plates. A dielectric slit sieve in the form of a truncated cone shell, up to the length of the spin chamber formed between the last screw of the dielectric screw and a stationary annular plate, is rigidly attached to the inner shell of the resonator. Air-cooled magnetrons with waveguides are located along the length of the resonator with a 120-degree perimeter shift. From below on the outer surface of the resonator there is a hole for the liquid fraction, under which the receiving container is installed, and the receiving container of the finished product is located under the annular gap.

Conclusion.The results of the study show that the developed design of the installation with a microwave power supply to the resonator in the form of a truncated cone with a coaxially arranged dielectric slit sieve, a fluoroplastic screw screw allows heat treatment of secondary raw materials of animal origin during the filtration of the liquid fraction. The plant capacity is 20-25 kg/h, the specific power of the generator is 0.8-1.0 W/g.

Keywords: gate valve, chopper, pressing mechanism, annular gap, resonator in the form of a truncated cone, fluoro-plastic auger

For citation: Novikova G. V., Voronov E. V., Mikhailova O. V., Prosviryakova M. V., Storchevoy V. F. Justification of the parameters of the installation with a microwave power supply for high-temperature molding of secondary biological raw materials // Bulletin NGIEI. 2023. № 4 (143). P. 55-66. DOI: 10.24412/2227-9407-2023-4-55-66

Введение

Современные экономические условия требуют внедрения малоотходных энергосберегающих технологий переработки вторичного сырья животного происхождения. Статистические данные показывают, что суммарная масса отходов, например убоя и потрошения птицы, составляет 25 % от живого веса птицы. Содержание белка в этих отходах 15 % (мякотных) и 80 % в пере1. В современных объемах производства продукции птицеводства отходы составляют сотни тонн в год. Использование их в переработанном виде для кормовых целей существенно увеличивает рентабельность производства продукции животноводства. Существуют разные технологии термообработки вторичного сырья животного происхождения в технических средствах с использованием паровой рубашки [1; 2].

Задача сводится к сохранению кормовой ценности вторичного биологического сырья в процессе термообработки в непрерывном режиме в условиях фермерских хозяйств.

Научная проблема - низкая энергоэффективность установок с паровой рубашкой для термообработки вторичного биологического сырья решается путем разработки технологии и техники с СВЧ-энергоподводом, реализация которых обеспечивает сохранение кормовой ценности продукта, при сниженных эксплуатационных затратах.

Наиболее близкими по технической сущности являются шнековый сепаратор «8ЕРЯА», предназначенный для отжима и разделения сырья на две фракции - жидкую и твердую2, и гранулятор «ООЯО№>, позволяющий получить спрессованные осушенные до 3-5 % гранулы как органическое удобрение3.

Прототипом является установка, позволяющая осуществить совмещение процессов обезвоживания измельченных мясных отходов, тонкого измельчения твердой фракции и термообработки в одной рабочей камере [5]. Установка содержит внутри вертикально расположенного конического экранирующего корпуса ситовый резонатор в виде усеченного конуса без оснований, внутри которого соосно установлен диэлектрический ротор в виде усеченного конуса, покрытый мелкозернистым абразивным материалом. Недостатки: установка металлоемкая из-за специального экранирующего корпуса, и трудно осуществить балансирование ротора с соблюдением небольшого зазора до поверхности ситового резонатора.

Техническим результатом исследований является установка с СВЧ-энергоподводом в рабочую камеру, обеспечивающую термообработку в электромагнитном поле сверхвысокой частоты (ЭМП-СВЧ) в процессе непрерывного отжима и формования вторичного биологического сырья с соблюде-

i electrical technologies, electrical equipment

and power supply of the agro-industrial complex

нием электромагнитной безопасности без экранирующего корпуса.

Материалы и методы Анализ электрофизических параметров вторичного мясного сырья проводили по данным И. А. Рогова4, на основании которых теоретически определяли необходимую мощность диэлектрического нагрева с учетом обезвоживания сырья в процессе. Распределение электромагнитного поля в резонаторе исследовали по программе CST Microwave Studio 2018 трехмерным моделированием объемного резонатора, выполненного с помощью программы SolidWorks, Компас 3D V20 [6; 7]. Частоту вращения винтового шнека согласовали с продолжительностью термообработки сырья, с учетом эффективной мощности генератора и объема загрузки.

Результаты и обсуждение Установка содержит (рис. 1) горизонтально расположенный неферромагнитный резонатор 4 в виде усеченного конуса, куда со стороны большого основания установлена неферромагнитная загрузочная емкость 1 с электроприводной задвижкой-измельчителем 2. Со стороны малого основания резонатора предусмотрен кольцевой зазор 10. Внутри резонатора соосно расположен фторопластовый электроприводной винтовой шнек 3 с шагом не более две глубины проникновения волны (3-5 см). Конец диэлектрического вала 7 шнека находится в кольцевом зазоре 10, образованным между неферромагнитной кольцевой плитой 11, жестко прикрепленной к периметру открытого малого основания резонатора 4 и вращающейся неферромагнитной плитой 12 на неферромагнитном валу с механизмом прессования 13 с амортизационной пружиной с возможностью регулирования кольцевого зазора 10. Последний винт 8 шнека расположен в начале камеры прессования 9, расположенной до открытого основания резонатора. Причем соосно к внутренней обечайке резонатора жестко прикреплено щелевое диэлектрическое сито 6 в виде обечайки усеченного конуса длиной до камеры прессования 9. Магнетроны 5 воздушного охлаждения с волноводами расположены по длине резонатора со сдвигом по периметру на 120 градусов. Под кольцевым зазором имеется приемная емкость 15 для готовой продукции. Снизу на наружной поверхности резонатора имеется отверстие для жидкой фракции, под которое установлена приемная емкость 17. Начиная с неферромагнитной стационарной кольцевой плиты 12, диэлектрический вал 7 шнека продлен не-

ферромагнитным валом 16, куда жестко закреплены кольцевая плита 12 и механизм прессования 13, 14.

Технологический процесс происходит следующим образом. Закрыть заслонку в загрузочной емкости 1 и загрузить вторичным биологическим сырьем животного происхождения. Включить электропривод шнека (3, 7, 16), открыть заслонку в загрузочной емкости 1, после чего регулировать кольцевой зазор 10 с помощью гайки 14, в зависимости от вида сырья и необходимой консистенции продукта. Далее, после включения электропривода задвижки-измельчителя 2 сырье попадает в резонатор 4, и тогда следует включить генераторные магнетроны 5. Они возбуждают электромагнитное поле сверхвысокой частоты (длина волны 12,24 см, частота 2450 МГц) в резонаторе 4, где с помощью электроприводного диэлектрического винтового шнека 3, 7, 16 сырье равномерно распределяется между винтами, толщиной не более две глубины проникновения волны (3-5 см) и перемещается вдоль резонатора. Сырье в процессе передвижения подвергается равномерному эндогенному нагреву за счет токов поляризации и уплотняется за счет конусности диаметров винтов шнека. Жидкая фракция сырья просачивается через диэлектрическое щелевое сито 6, стекает из резонатора через отверстие на обечайке в приемную емкость 16. Обезвоженный и сваренный продукт из вторичного сырья животного происхождения выталкивается из кольцевого зазора 10 и сбрасывается в приемную емкость для готовой продукции 15. Продукт выталкивается из кольцевого зазора за счет вращения механизма прессования 13, 14 с кольцевой плитой 12, насаженной на неферромагнитный вал 16. Неферромагнитный вал 16 шнека 3 ограничивают излучение через малое основание резонатора, закрытое неферромагнитной кольцевой плитой 11. А излучение через загрузочную емкость 1 ограничено особой конструкцией электроприводной задвижки-измельчителя 2, обеспечивающей измельчение и порционную загрузку сырья в резонатор, и перекрытие загрузочного отверстия. Задвижка-измельчитель 2 имеет малый габарит и предотвращает попадание крупных кусков сырья в шнек. После завершения технологического процесса термообработки сырья выключить электропривод задвижки-измельчителя 2, далее выключить магнетронные генераторы 5. После выгрузки всей продукции из резонатора остановить электропривод шнека. Далее провести санитарную обработку.

электротехнологии, электрооборудование) и энергоснабжение агропромышленного комплекса'

в/с г/g д /d е/е

Рис. 1. Установка с СВЧ-энергоподводом для высокотемпературного формования вторичного биологического

сырья: а) общий вид; б) общий вид в разрезе с позициями; в) диэлектрическое щелевое сито; г) фторопластовый шнек; д) задвижка-измельчитель; в) механизмы прессования с амортизационной пружиной; 1 — неферромагнитная загрузочная емкость; 2 — стандартная электроприводная задвижка-измельчитель; 3 — диэлектрический винтовой шнек; 4 — неферромагнитный резонатор в виде усеченного конуса; 5 — магнетроны воздушного охлаждения с волноводами; 6 - диэлектрическое щелевое сито; 7 — диэлектрический вал шнека; 8 — последний диэлектрический винт шнека; 9 — камера прессования; 10 — кольцевой зазор для извлечения термообработанного продукта; 11 — неферромагнитная стационарная кольцевая плита со стороны камеры прессования; 12 — вращающаяся неферромагнитная кольцевая плита на неферромагнитном валу; 13 — механизм прессования с амортизационной пружиной; 14 — гайка для регулирования кольцевого зазора; 15 — приемная емкость для готовой продукции; 16 — неферромагнитная часть вала шнека; 17 - неферромагнитная приемная емкость для жидкой фракции Fig. 1. Installation with microwave power supply for high-temperature molding of secondary biological raw materials:

a) general view; b) general view in section with positions; c) dielectric slit sieve; d) fluoroplastic auger; e) chopper valve; c) pressing mechanisms with shock-absorbing spring; 1 - non-ferromagnetic loading tank; 2 - standard electric

chopper valve; 3 — dielectric screw screw; 4 - non-ferromagnetic resonator in the form of a truncated cone; 5 - air-cooled magnetrons with waveguides; 6 - dielectric slit sieve; 7 — dielectric screw shaft; 8 — the last dielectric screw of the screw; 9 — the pressing chamber; 10 — an annular gap for extracting the heat-treated product;

11 — a non—ferromagnetic stationary annular plate on the side of the pressing chamber; 12 — a rotating non-ferromagnetic annular plate on a non-ferromagnetic shaft; 13 - a pressing mechanism with a shock-absorbing spring; 14 - a nut for adjusting the annular gap; 15 — receiving container for finished products; 16 — non-ferromagnetic part of the screw shaft; 17 - non-ferromagnetic receiving Источник: разработано авторами в программе Компас 3D V20

Установка выдерживает различные температурные режимы и обладает оптимальными механическими и прочностными характеристиками. Шнек покрыт защитной оксидной пленкой, это гарантирует устойчивость к воздействию щелочей и кислот.

Установка удаляет всю свободную жидкость и часть связанной воды из твердых составляющих сырья. Эффективность работы зависит от удельной мощности генератора, влажности сырья и размера ячеек щелевого сита. Регулируемая прессующая система

i electrical technologies, electrical equipment and power supply of the agro-industrial complex

позволяет получить твердую фракцию требуемой влажности, установка работает в автоматическом режиме.

Известно, что конические резонаторы по сравнению с цилиндрическим резонатором исключают вырождение паразитных типов колебаний, что позволяет достичь высоких значений собственной добротности. Соответствующим выбором угла при вершине конуса можно сформировать электромагнитное поле, сконцентрированное в основном в центральной области резонатора [3; 4; 8; 9].

Результаты исследования электродинамических параметров резонатора в виде усеченного конуса приведены на рис. 2. Напряженность электрического поля составляет 2-4 кВ/см, собственная добротность равна 7200. Анализ электродинамики

процессов СВЧ-обработки сырья и результаты компьютерного моделирования наложенных электромагнитных волн от источников электромагнитного поля [10; 11; 12; 16] подтверждают достоверность наших результатов исследований. Для расчета диэлектрической проницаемости двухфазной смеси пользовались формулой Лихтенекера. Для мелкодисперсной смеси с хорошо перемешенными фазами формула имеет:

1пе = хг- 1п^ + (1 - х)- 1пе2, (1)

где XI - объемная концентрация одного из компонентов; (1-Х1) - объемная концентрация другого компонента; £1, е2 - диэлектрическая проницаемость компонентов (жидкой и твердой фракций вторичного биологического сырья).

5 6 7 8

Рис. 2. Электродинамические параметры коаксиального резонатора с кольцевым коническим пространством (мода 1): 1 - распределение ЭМП по координатам х, у, z; 2 — напряженность электрического поля, В/м; 3 — напряженность магнитного поля, А/м; 4 - дополнительный ток; 5 - Е-энергия, Вт/м3;

6 - Е-энергия, в разрезе, Вт/м3; 7 — Н-энергия, Вт/м3; 8 — Н-энергия, в разрезе, Вт/м3 Fig. 2. Electrodynamic parameters of a coaxial resonator with an annular conic space (mode 1): 1 - EMF distribution by x, y, z coordinates; 2 — electric field strength, V/m; 3 — magnetic field strength, A/m; 4 - surface current; 5 - Е-energy, W/m3; 6 — Е-energy in section, W/m3; 7 — H-energy, W/m3; 8 — H-energy in section, W/m3 Источник: результаты исследований авторов 60

электротехнологии, электрооборудование) и энергоснабжение агропромышленного комплекса'

Анализируя значения диэлектрической проницаемости различных видов мясного сырья, например птицы, можно отметить, что при равной частоте и температуре зависит от жирности (до 25 %) и влажности (60-74 %)4.

Зависимость диэлектрических характеристик мясного сырья от влажности носит сложный характер, так как при капиллярно-пористой структуре ткани формы связи влаги разнообразны. С уменьшением влажности диэлектрическая проницаемость снижается, а фактор диэлектрических потерь при влажности 50-77 % изменяется незначительно, при дальнейшем уменьшении влажности резко падает [18; 19; 20]. Такой характер изменения диэлектрических параметров при обезвоживании объясняется образованием в измельченном сырье воздушных

полостей. Все эти особенности следует учитывать при обосновании режимов воздействия ЭМПСВЧ. По методике Рогова И. А.4 можно определить зависимость диэлектрических параметров измельченного мясного сырья от влажности:

е = 81-(рс / рв)-(1-т)-Ж / (1 - Ж), (1)

к = 2-(рс / рв )-(1 - т )-а / ©•[ Ж / (1 - Ж)], (2)

где рс — плотность обезвоженного сырья, (1500 кг/м3); рв — плотность жидкой фракции, (1000 кг/м3); т — пористость сырья (т = 0,8); Ж — влажность сырья, (70 %); а — электропроводность жидкости в капиллярах (10-8 См/м); ю — угловая частота, 1/с.

Диэлектрические характеристики субпродуктов от плотности при температуре 20 °С и частоте 2450 МГц приведены на рис. 3.

Рис. 3. Диэлектрические характеристики субпродуктов от плотности при температуре 20 °С и частоте 2450 МГц Fig. 3. Dielectric characteristics of by-products from density at a temperature of 20 °C and a frequency of 2450 MHz

Источник: разработано авторами по данным Рогова И. А.4

Рис. 4. Диэлектрические характеристики воды от температуры при частоте 2450 МГц Fig. 4. Dielectric characteristics of water from temperature at a frequency of 2450 MHz Источник: разработано авторами по данным Рогова И. А. 4

On K>

to

w s

H

я р

ti w

<1 ft

00 Ul

b

и

Ol

s я

й

а. ё

w о я я я я о

W ft я

H

ft

а

й M

я Д

о чз

д s о

Б ° а "Э ft

о Я

о Р

8

и «

й

.-С >

ю

ti ft и ft я s s

ё о s

u> w о

ti

n ft и й я о о H

s я

щ «

ft

ч '-Ö

ср' g

у Ui

Ь Й

^ s 3 я

fa Р

I. I

О я ся Р

« О «

К «ifi

з g--а

Я CD ft 9 рз W

Р Я

á л й я

X

я о

4

g №. О сг о ЙГ* и

43 ft

U> ^

и й

н и £}

я

0Q

О >-+) 43

о с

я

о о и ft

О " a fa

fa Я

t с/з ft

U й Я о

Cd & Sc НО,

о о

Ol

о

в g

о

0 â Sj я

Р -Я 00

1 1

0Q

и

H

я

о

H

S P

>

•в №

s

о

О о н №

^ G

v. er

"г-' № to

H

s

ft «

0

а p

ti s

üj '-j

et

1

s л ft о я

3 s

4 ta Ю №

0 nd

1

ь-» ^

Я О

« О

sc

о «

s я я о

W ft я

я ft •в

n^Ö î=l

s

(jJ

ta _ ft s

о а

о W л

s я

I

о

1л> 40

ti s

(jJ

а ft я

•3

s л ft о я

й to

Я

•в о

О w

оо О

........... ta

чл Я

S s

Е •в № ft

о^ OJ

ft

" H g с « S S ю ft

H ^

h

•в

с .§ я

о â

ft я t я

ft я

UI

On

Я р

•в я

СП Р Я ^

W

о ti Е о

H

H ft

-в* V,

►в g

я с я s

я

•в о я

W W

о t я и ft ta er Я О о н

О"

^

О

н

ё о

W

я s

о о о

н р

1 ft H

о

i

H

о

H я

t

я g

►в-•в

to о ю о

V о я

° S S 'S

я 3

(г

о 5

►о о

p ta

S g

о «

о a oï Й В

Й 2

Яс S ft

u>

p p Я ^

я

я ^

S u> m Я ^ S

О H

JL w

ON ft

о тз

^ s

00

I

я

о

g

0 В

er

5

OJ

1

St <rt

•в ft

u> О Я

OJ о

а ° ® 1-1

.<-<. ft If s

о » •в о

я —

р

о H

о

□ Я t

и •в о

s Я ев

с р

о W £ g о Я s

в а

я t

s о Я

и о to u> Р о H s -¡ Я I S

ft я

Я s

ft

1 •в я

p В

ON H

о •о

•в ft

S Я p а Р □

"о О

О ta ft t И ^ я 8 Е

о И и о •в 5

w й ft 5 и

ta s z—v

er X

Я X я

О о о

ft

о о

Е Е

•в •в i

er er H

ft ft о

о о

0

H g

ta to ft H

ю

1

ю

£

ft

t

w £

я

H ft ta er I er

Я

ta о

H

я о о H

я

о er •в er to

"I

ta

Ol

я

я p

я •в о я я я я о

W

*

я

t

я

§с g

•в* I

►в » р

Я <¿¡

я 2

2 а

Ht м

ъ »

" о

-S

о tr

X

О Я

Ю "в

О Я

I "в

0

1

t>5

I

0 "ч

1 g

0

1

I

s

fer 55 ¡ь «о

^ s 8 ^

II § H

s

еч §

2

0

1

0

1

s

еч §

2 О

XXXXXXXXXX электротехнологии, электрооборудование XXXXXXXXXX

XXXXXXX и энергоснабжение агропромышленного комплекса XXXXXXX

Примечания:

1 Экструдирование отходов убоя птицы [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://hozuyut.ru/otxody/ekstrudirovanie-otxodov-uboya-pticy.html (Дата обращения 18.04.2023).

2 Сепаратор Serra для переработки помета [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://alkargroup.com/ru/sepra/bird-waste/?utm_source=yandex&utm_medium=cpc&utm_campaign=37364235&utm_content= 6330274727&utm_term=Сепараторы%20помета&_openstat=ZGlyZWN0LnlhbmRleC5ydTszNzM2NDIzNTs2MzMwMjc0NzI 3O3lhbmRleC5ydTpwcmVtaXVt&yclid=2044597002642915327 (Дата обращения 18.04.2023).

3 Грануляторы GORON [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://alkargroup.com/ru/granulyator-dlya-organicheskogo-syrya/ (Дата обращения 18.04.2023).

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

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1. Поручиков Д. В., Ершова И. Г. Термообработка мясного сырья в установке со сверхвысокочастотным энергоподводом // Universum: технические науки. 2014. № 5 (6). С. 4..

2. Ивашов В. И. Технологическое оборудование предприятий мясной промышленности. Часть 1. Оборудование для убоя и первичной обработки. М. : Колос, 2001. 552 с.

3. Коломин В. М., Рыбкин В. Н., Иовдальский В. А. Развитие технологии производства диэлектрических резонаторов для приборов СВЧ диапазона // Современные проблемы проектирования, производства и эксплуатации радиотехнических систем. 2019. С. 236-239.

4. Архангельский Ю. С. Установки сверхвысокочастотного диэлектрического нагрева. Саратов, 2010.

279 с.

5. Тихонов А. А., Казаков А. В., Новикова Г. В., Горбунов Б. И. Патент № 2710154 РФ, МПК A23L10/20. Сверхвысокочастотная установка с коническим резонатором для обезвоживания и термообработки мясных отходов; заявитель и патентообладатель НГСХА (RU). № 2019118371; заявл. 13.06.2019. Бюл. № 36 от 24.12.2019. 10 с

6. Новикова Г. В., Жданкин Г. В., Михайлова О. В., Белов А. А. Анализ разработанных сверхвысокочастотных установок для термообработки сырья // Вестник Казанского ГАУ. 2016. № 4 (42). С. 89-93.

7. Курушин А. А. Школа проектирования СВЧ устройств в CST STUDIO SUITE. М. : One-Book, 2014,

433 с.

8. Belova M. V., Novikova G. V., Ershova I. G. et al. Innovations in technologies of agricultural raw materials processing (Инновации в технологиях сельскохозяйственной обработки сырья) // Journal of Engineering and Applied Sciences. 2016. Т. 11. № 6. P. 1269-1277.

9. Дробахин О. О., Заболотный П. И., Привалов Е. Н. Резонансные свойства аксиально-симметричных микроволновых резонаторов с коническими элементами // Радиофизика и радиоастрономия. 2009. Т. 1. № 4. С.433-441.

10. Стрекалов А. В., Стрекалов Ю. А. Электромагнитные поля и волны : Учебное пособие. М. : РИОР: ИНФРА-М, 2014. 375 с.

11. Гришина Е. М. Расчет установки для СВЧ обработки материалов с различными диэлектрическими свойствами // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2012. Т. 2. № 2с (66). С. 54-58.

12. Артюхов И. И., Земцов А. И. Направление совершенствования мультигенераторных СВЧ электротехнологических установок // Вестник Саратовский ГТУ. 2011. № 1 (54). Выпуск 3. С. 149-154.

13. Цугленок Н. В. Планирование экспериментальных исследований по определению эффективных режимов ВЧ- и СВЧ-обработки семян // Modern Science. 2019. № 7-2. С. 24-27.

14. Коломейцев В. А., Комаров В. В. Микроволновые установки с равномерным объемным нагревом. Часть 2. Саратов : СГТУ, 2006. 233 с.

15. Вендин С. В. Теория и математические методы анализа электродинамики процессов СВЧ обработки семян. М. : ОАО «Центральный коллектор библиотек «БИБКОМ», ООО ТРАНСЛОГ», 2015. 137 с.

16. Титов Е. В., Сошников А. А, Васильев В. Ю. Компьютерное моделирование наложенных электромагнитных волн от источников электромагнитного поля в широком диапазоне частот // Вестник Алтайского

63

Вестник НГИЭИ. 2023. № 4 (143). C. 55-66. ISSN 2227-9407 (Print) Bulletin NGIEI. 2023. № 4 (143). P. 55-66. ISSN 2227-9407 (Print)

¥¥¥¥¥¥¥¥¥ г/rrTPfr/if тргнмп!nizirs fi ргтшгл! рпшрмрмт^^^^^^^^^ё

lyvmlvmiii^ electrical technologies, electrical equipment

xxxxxxxx and power supply of the agro-industrial complex xxxxxxxx_

государственного аграрного университета. 2022. № 3 (209). С. 102-108. DOI 10.53083/1996-4277-2022-209-3102-108.

17. Стаценко Л. Г., Пуговкина О. А. Проектирование СВЧ-устройств для микроволновой радиотермометрии // Известия ЮФУ. Технические науки. 2014. № 10 (159). С. 127-135.

18. Кун А. А., Табакаев Г. А., Юшин В. Ю., Файль Т. Н. Проектирование СВЧ устройств // Актуальные научные исследования в современном мире. 2017. № 11-10 (31). С. 93-94.

19. Падусова Е. В., Шарангович С. Н. Расчет диэлектрических волноводов и объемных резонаторов. Томск, 2018. 103 с.

20. Сивяков Б. К., Слаповская Ю. П. Математическое моделирование сверхвысокочастотных кольцевых резонаторов электротехнологических установок // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2010. Т. 3. № 1 (46). С. 116-122.

Статья поступила в редакцию 30.01.2023; одобрена после рецензирования 27.02.2023;

принята к публикации 01.03.2023.

Информация об авторах Г. В. Новикова - д.т.н., профессор, Spin-код: 3317-5336; Е. В. Воронов - к.э.н., доцент, Spin-код: 8963-4080; О. В. Михайлова - д.т.н., профессор, Spin-код: 9437-0417; М. В. Просвирякова - д.т.н., доцент, Spin-код: 5642-4560; В. Ф. Сторчевой — д.т.н., профессор, Spin-код:: 3543-7363.

Заявленный вклад авторов:

Новикова Г. В. — научное руководство, работа над составлением концепции повышения эффективности установки и описание конструкции и принципа действия.

Воронов Е. В. - подготовка литературного обзора, формулирование основных направлений исследований, работа над текстом статьи.

Михайлова О. В. - построение 3D-модели установки, исследование электродинамических параметров по программе CST Microwave Studio.

Просвирякова М. В. — определение оптимальных режимов работы СВЧ-установки. Сторчевой В. Ф. - проведение основных расчетов, доработка текста и общих выводов.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

REFRERNCES

1. Poruchikov D. V., Ershova I. G. Termoobrabotka myasnogo syr'ya v ustanovke so sverhvysokochastotnym energopodvodom [Heat treatment of meat raw materials in an installation with an ultra-high-frequency power supply], Universum: tekhnicheskie nauki [Universum: technical sciences], 2014, No. 5 (6), pp. 4.

2. Ivashov V. I. Tekhnologicheskoe oborudovanie predpriyatij myasnoj promyshlennosti. CHast' 1. Oborudo-vanie dlya uboya i pervichnoj obrabotki [Technological equipment of meat industry enterprises. Part 1. Equipment for slaughter and primary processing], Moscow: Kolos, 2001, 552 p.

3. Kolomin V. M., Rybkin V. N., Iovdal'skij V. A. Razvitie tekhnologii proizvodstva dielektricheskih rezonato-rov dlya priborov SVCH diapazona [Development of technology for the production of dielectric resonators for microwave devices], Sovremennye problemy proektirovaniya, proizvodstva i ekspluatacii radiotekhnicheskih sistem [Modern problems of design, production and operation of radio engineering systems], 2019, pp. 236-239.

4. Arhangel'skij Yu. S. Ustanovki sverhvysokochastotnogo dielektricheskogo nagreva [Ultrahigh frequency dielectric heating installations], Saratov, 2010, 279 p.

5. Tihonov A. A., Kazakov A. V., Novikova G. V., Gorbunov B. I. Patent No. 2710154 RF, MPK A23L10/20. Sverhvysokochastotnaya ustanovka s konicheskim rezonatorom dlya obezvozhivaniya i termoobrabotki myasnyh

XXXXXXXXXX электротехнологии, электрооборудование XXXXXXXXXX

XXXXXXX и энергоснабжение агропромышленного комплекса XXXXXXX

othodov [Ultra-high frequency installation with a conical resonator for dehydration and heat treatment of meat waste], zayavitel' i patentoobladatel' NGSKHA (RU). No. 2019118371; zayavl. 13.06.2019. Byul. No. 36 ot 24.12.2019. 10 p,

6. Novikova G. V., Zhdankin G. V., Mihajlova O. V., Belov A. A. Analiz razrabotannyh sverhvysokocha-stotnyh ustanovok dlya termoobrabotki syr'ya [Analysis of the developed ultra-high-frequency installations for heat treatment of raw materials], Vestnik Kazanskogo GAU [Bulletin of the Kazan State Agrarian University], 2016, No. 4 (42), pp. 89-93.

7. Kurushin A. A. Shkola proektirovaniya SVCH ustrojstv v CST STUDIO SUITE [School of design of microwave devices in CST STUDIO SUITE], Moscow: One-Book, 2014, 433 p.

8. Belova M. V., Novikova G. V., Ershova I. G. et al. Innovations in technologies of agricultural raw materials processing, Journal of Engineering and Applied Sciences, 2016, Vol. 11, No. 6, pp. 1269-1277.

9. Drobahin O. O., Zabolotnyj P. I., Privalov E. N. Rezonansnye svojstva aksial'no-simmetrichnyh mikro-volnovyh rezonatorov s konicheskimi elementami [Resonant properties of axially symmetric microwave resonators with conical elements], Radiofizika i radioastronomiya [Radiophysics and radio astronomy], 2009, Vol. 1, No. 4, pp.433-441.

10. Strekalov A. V., Strekalov Yu. A. Elektromagnitnye polya i volny [Electromagnetic fields and waves], Textbook, Moscow: RIOR: INFRA-M, 2014, 375 p.

11. Grishina E. M. Raschet ustanovki dlya SVCH obrabotki materialov s razlichnymi dielektricheskimi svojst-vami [Calculation of an installation for microwave processing of materials with various dielectric properties], Vestnik Saratovskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta [Bulletin of the Saratov State Technical University], 2012, Vol. 2, No. 2s (66), pp. 54-58.

12. Artyuhov I. I., Zemcov A. I. Napravlenie sovershenstvovaniya mul'tigeneratornyh SVCH elektrotekhnolog-icheskih ustanovok [Direction of improvement of multigenerator microwave electro-technological installations], Vestnik Saratovskij GTU [Bulletin of Saratov State Technical University], 2011, No. 1 (54), Iss. 3, pp. 149-154.

13. Cuglenok N. V. Planirovanie eksperimental'nyh issledovanij po opredeleniyu effektivnyh re-zhimov VCH-i SVCH-obrabotki semyan [Planning of experimental studies to determine effective methods of HF and microwave seed treatment], Modern Science, 2019, No. 7-2, pp. 24-27.

14. Kolomejcev V. A., Komarov V. V. Mikrovolnovye ustanovki s ravnomernym ob"emnym nagrevom [Microwave installations with uniform volumetric heating], Part 2, Saratov : SGTU, 2006, 233 p.

15. Vendin S. V. Teoriya i matematicheskie metody analiza elektrodinamiki processov SVCH obrabotki semy-an [Theory and mathematical methods of analysis of electrodynamics of microwave seed treatment processes], Moscow: OAO «Central'nyj kollektor bibliotek «BIBKOM», OOO TRANSLOG», 2015, 137 p.

16. Titov E. V., Soshnikov A. A, Vasil'ev V. YU. Komp'yuternoe modelirovanie nalozhennyh elektromagnit-nyh voln ot istochnikov elektromagnitnogo polya v shirokom diapazone chastot [Computer simulation of superimposed electro-magnetic waves from electromagnetic field sources in a wide frequency range], Vestnik Altajskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [Bulletin of the Altai State Agrarian University], 2022, No. 3 (209), pp. 102-108. DOI 10.53083/1996-4277-2022-209-3-102-108.

17. Stacenko L. G., Pugovkina O. A. Proektirovanie SVCH-ustrojstv dlya mikrovolnovoj radiotermometrii [Designing microwave devices for microwave radiothermometry], Izvestiya YUFU. Tekhnicheskie nauki [Izvestiya SFU. Technical sciences], 2014, No. 10 (159), pp. 127-135.

18. 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.

19. Padusova E. V., Sharangovich S. N. Raschet dielektricheskih volnovodov i ob"emnyh rezonatorov [Calculation of dielectric waveguides and volumetric resonators], Tomsk, 2018, 103 p.

20. Sivyakov B. K., Slapovskaya Yu. P. Matematicheskoe modelirovanie sverhvysokochastotnyh kol'cevyh rezonatorov elektrotekhnologicheskih ustanovok [Mathematical modeling of ultrahigh-frequency ring resonators of elec-trotechnological installations], Vestnik Saratovskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta [Bulletin of the Saratov State Technical University], 2010, Vol. 3, No. 1 (46), pp. 116-122.

The article was submitted 30.01.2023; approved after reviewing 27.02.2023; accepted for publication 01.03.2023.

Вестник НГИЭИ. 2023. № 4 (143). C. 55-66. ISSN 2227-9407 (Print) Bulletin NGIEI. 2023. № 4 (143). P. 55-66. ISSN 2227-9407 (Print)

¥¥¥¥¥¥¥¥¥ г/rrTPfr/if тггнмтnizirs FI РГТШГЛ! рпшрмрмт^^^^^^^^^Ё

lyvmlvmiii^ ele cm km cal technologies, elecmkmcal equipment

xxxxxxxx and power supply of the agro-industrial complex xxxxxxxx

Information about the authors: G. V. Novikova - Dr. Sci. (Engineering), Professor, Spin-code: 3317-5336; E. V. Voronov - Ph. D. (Economy), Associate Professor, Spin-code: 8963-4080; O. V. Mikhailova - Dr. Sci. (Engineering), Professor, Spin-code: 9437-0417; M. V. Prosviryakova - Dr. Sci. (Engineering), Associate Professor, Spin-code: 5642-4560; V. F. Storchevoy - Dr. Sci. (Engineering), Professor, Spin-code: 3543-7363.

The declared contribution of the authors: Novikova G. V. - scientific guidance, work on drawing up a concept for improving the efficiency of the installation and a description of the design, and the principle of operation.

Voronov E. V. - preparation of a literary review, formulation of the main directions of research, work on the text of the article.

Mikhailova O. V. - construction of a 3D model of the installation, study of electrodynamic parameters according to the CST Microwave Studio program.

Prosviryakova M. V. - determination of optimal modes of operation of a microwave installation. Storchevoy V. F. - carrying out basic calculations, finalizing the text and general conclusions.

The authors declare that there is no conflict of interest.