CC BY
39
По удельному объемному электрическому сопротивлению ру все РТ делят на три группы: диэлектрики свыше 108 Омм, полупроводники — 102.. .108 Омм, проводники проводящие — 10-2.. .102 Омм и высо-копроводящие — 10-6.. .10-2 Омм.
В зависимости от напряженности электрического поля, в котором находятся РТ, превыщающей Епр, различают пробои нескольких видов: электрический, электромеханический, тепловой и электрохимический или от действия газовых разрядов. Электромеханический пробой возникает в МЭП или на участке деформирования биоматериала. С учетом возможного нагрева РТ в МЭП и усилия их прижатия, возрастающего за счет кулоновского притяжения, разрушение РТ может произойти еще до его электронного пробоя. В целом при оценке электрической прочности РТ необходимо учитывать их сложный состав, включающий мембраны, воздухоносные полости, внутреннее содержимое клеток и др. Если они имеют повышенные диэлектрические характеристики, то при электротехно-логической обработке такие РТ сохраняют высокую электрическую прочность. В других случаях РТ с хорошими диэлектрическими свойствами, находясь в составе другого материала или в сильном ЭМП, так или иначе потеряют их.
Повышение эффективности электротехнологий возможно при совмещенном воздействии физических факторов, так как это существенно уменьшает электрическую прочность биоматериала. Пористость биоматериалов повышает их диэлектрические свойства, но при сорбции влаги из воздуха и скоплении ее в имеющихся порах диэлектрические свойства снижаются. Поглощенная влага резко изменяет все электрические характеристики. При измерениях проникновение проводящими электро-
дами сквозь эпидермис в глубинные структуры РТ уменьшает эти сопротивления.
Значения е, tg 5, р8, ру, определяющие граничные условия, в которых РТ можно эффективно обрабатывать, измеряют цифровыми измерителями им-митанса MIC-4070D, Е7-22 и др. В работе [8] приведены некоторые экспериментальные данные РТ для частот изменения ЭМП до 104 Гц.
Список литературы
1. Ляпин, В.Г. Оборудование и энергосберегающая электротехнология борьбы с нежелательной растительностью / В.Г. Ляпин. — Новосибирск: Новосиб. ГАУ, 2000. — 106 с.
2. Ляпин, В.Г. Оборудование и энергосберегающая электротехнология борьбы с нежелательной растительностью в приложениях / В.Г. Ляпин. — Новосибирск: Новосиб. ГАУ, 2000. — 240 с.
3. Ляпин, В.Г. Структурно-функциональные изменения сорных растений при их повреждении электрическим током / В.Г. Ляпин, А.В. Боженков, В.Ф. Котяшкина. Под общ. ред. В.Г. Ляпина. — Новосибирск: Новосиб. ГАУ, 2001. — 127 с.
4. Биофизика для инженерных специальностей: учеб. пособие для вузов / С.П. Вихров, В.О. Самойлов, Н.В. Гри-венная [и др.]; под ред. С.П. Вихрова и В.О. Самойлова. — М.: Горячая линия — Телеком, 2006. — 460 с.
5. Потапов, А.А. Деформационная поляризация: Поиск оптимальных моделей / А.А. Потапов. — Новосибирск: Наука, 2004. — 511 с.
6. Баньков, В.И. Низкочастотные импульсные сложно-модулированные электромагнитные поля в медицине и биологии (экспериментальные исследования) / В.И. Баньков,
Н.П. Макарова, Э.К. Николаев. — Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 1992. — 100 с.
7. Крыжановский, В.К. Электрические свойства полимерных материалов / В.К. Крыжановский // Все материалы. Энциклопедический справочник, 2006, № 2. — С. 20-25.
8. Ляпин, В.Г. Исследование электрических свойств растений / В.Г. Ляпин // Инженерно-техническое обеспечение технологических процессов в агропромышленном комплексе Сибири: сб. науч. тр. / РАСХН. Сиб. отд-ние. — Новосибирск: ГНУ СибИМЭ, 2007. — С. 126-136.
УДК 631.53.027.33.001.5
Л.В. Навроцкая, канд. техн. наук, доцент
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина»
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ СЕМЯН В ПРОЦЕССЕ ИХ ВОДОТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
Усиление стимуляционных процессов в семенах может быть достигнуто путем воздействия на семена водотермической обработки (поочередное омыва-ние семян водой контрастных температур) с одновременным пропусканием переменного электрического тока (ВТО+1).
При таком комплексном воздействии на семена наблюдаются процессы электроосмоса влаги в них,
16 ----------------------- ----------- ВестникФГОУВПО
в результате чего увеличивается количество поглощаемой ими воды не только за один цикл обработки, но и за весь период обработки ВТО+1. Увеличение количества тепловой энергии, поглощаемой при этом семенами, ведет к интенсивной стимуляции роста и развития проростков обработанных семян.
Количество поглощаемой семенами тепловой энергии можно оценить по росту температуры се-
МГАУ№4'2008 ---------------------------------------
мени при различных способах воздействия.
Распределение температуры на поверхности и в центре семени при его охлаждении и нагревании определяют по методике, изложенной в работе [1], с использованием графика безразмерной температуры 0 = ДВ1, Fo), зависящей от критериев Био (В1) и Фурье ^о). Критерий Био рассчитывают по формуле
81а
"Г,
где 51 — половина толщины семени, м; а — коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2-град.); X — теплопроводность семени, Вт/(мтрад.).
Т, °С
Ві =
1, 2 — при ВТО ни 3, 4 — при ВТО+1
Изменение температуры семени при двух способах обработки
Коэффициент теплоотдачи определяют с учетом числа Нуссельта
а = №
^ ж 812’
где Хж — теплопроводность жидкости, Вт/(мтрад.).
Для капельной жидкости (воды) при ее турбулентном движении в процессе ВТО число Нуссельта [2]
0,8 0-0,43
№ = 0,037Re0,8 Рго
Рг
х ХР
Рг
где Рго, Ргж — критерий Прандтля соответственно для жидкости на поверхности семени и в турбулентном пограничном слое.
Критерий Рейнольдса
^о £
Re =
о ' 0
V
где wo — скорость набегающего потока воды, м/с; 1о — длина семени, мм; V — коэффициент кинематической вязкости воды, м2/с.
Критерий Фурье (или безразмерное время)
Fo = ^,
§2
где а — коэффициент температуропроводности, м2/с; т — время воздействия, с;
Рассчитав коэффициент теплоотдачи при охлаждении и нагревании семени, а также критерии В1 и Fo, определяем безразмерную температуру центра семени при его охлаждении и нагревании по графикам 0Х=О = /;[в1, мтх] и 0х=й/2 = [1].
Затем, зная температуру окружающей семя воды Тж и начальную температуру центра семени Т опреде-
ляем температуру центра семени Тс при его охлаждении и нагревании:
Т - Т Т - Т
0 = _с---ж. 0 = _ - »
- Т
Вестник ФГОУ ВПО МГАУ № 4'2008
Температуры центров семян оценивали для огурца сорта «Водолей» при ВТО и ВТО+1.
Для ВТО использовали воду контрастных температур: 20 °С и 40 °С с поочередной обработкой их в течение 60 циклов. Длительность одного цикла 60 с: 30 с горячая вода + 30 с холодная вода). В случае ВТО+1 использовали ток силой 3 А.
По экспериментальным данным рассчитали температуры центров семян и построили сравнительные зависимости этих температур от времени воздействия (см. рисунок).
Из рисунка видно, что при ВТО+1 температура центра семени достигает температуры окружающей семя воды быстрее, чем при обычном намокании в воде, что связано с ускоренным насыщением семени окружающей горячей водой. Следовательно, семя будет прогреваться большее время и получит большее количество тепловой энергии. Это дополнительное количество тепловой энергии, а также энергии, получаемой семенем при прохождении через него электрического тока, приводит к интенсивной стимуляции роста, развития и урожайности будущих растений при ускоренном развитии проростков.
Список литературы
1. Краснощёков, Е.А. Задачник по теплопередачам / Е.А. Краснощёков, А.С. Сукомел. — М.: Гос. энергетич. изд-во, 1999. — 224 с.
2. Лыков, А.В. Тепломассообмен: справочник / А.В. Лыков. — М.: Энергия, 1978. — 478 с.
3. А.с. 1524204 СССР, МКИ А 01 Н 3/00. Способ регулирования роста растений / Л.В. Рагимова, Г.Е. Листопад, А.Н. Строганов, Б.Н. Китлаев. — № 1488978; заявл. 08.07.87; опубл. 22.02.89. Бюл. № 3. — 2 с.
------------------------------ 17
