CC BY
12<<ШУ1©ЗДиМ"^©иГМ&1>>#7Ш,2©1]9 / TECHNICAL SCIENCE_25_
УДК 631.3.004.67 + 628.2.004.67 + 621.791.65
Турчанин О. С.
Старший преподаватель кафедры Коваленко Ю. А.
Обучающаяся 3-го курса направления бакалавриата
Титаревский А. Л. Обучающийся 3-го курса направления бакалавриата
Щебетеев В. А.
Обучающийся 3-го курса направления бакалавриата
Сбитнева Н. И.
Обучающаяся 3-го курса направления бакалавриата Кафедра применения электрической энергии факультета энергетики ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет имени И. Т. Трубилина», г. Краснодар, РФ
DOI: 10.24411/2520-6990-2019-10157 РАСЧЕТ СООТНОШЕНИЯ МЕЖДУ ОБЪЕМАМИ ТОКОПОДВОДЯЩЕЙ ЖИДКОСТИ И ВИНОГРАДНЫХ ЧЕРЕНКОВ ПРИ ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИИ
Turchanin O. S.
senior lecturer of the department Kovalenko J. A. third-year undergraduate student Titarevsky A. L. third-year undergraduate student Shchebeteev V. A. third-year undergraduate student Sbitneva N. I. third-year undergraduate student Electricity Application Department of the Energy Faculty Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Kuban State Agrarian University
named after I. T. Trubilin ", Krasnodar, Russia
THE CURRENT-DRIVING LIQUID AND GRAPE CUTTERS VOLUMES RATIO FOR ELECTROSTIMULATION CALCULATION
Аннотация
В статье выводится формула для расчета оптимального соотношения объема электропроводящей жидкости (электролита), применяемой для подвода тока к черенкам винограда при стимуляции их роста, и объемом обрабатываемого материала с целью снижения затрат электроэнергии. Abstract
The article presents a formula for calculating the optimal ratio of the volume of an electrically conductive liquid (electrolyte) used to supply current to the grapes cuttings when stimulating their growth, and the volume of the material being processed in order to reduce electricity costs.
Ключевые слова: черенки, виноград, электростимуляция, токоподводящая жидкость Keywords: cuttings, grapes, electrical stimulation, current-carrying fluid
При электростимуляции черенков винограда будет выделяться в токоподводящей жидкости [1]. наиболее приемлемым является способ стимуляции Для того чтобы электроэнергия расходовалась с в токоподводящей жидкости [5, 6, 7]. В этом случае максимальным кпд необходимо произвести расчет обработке будет подвергаться двухкомпонентная объемного оптимального соотношения жидкости и среда: токоподводящая жидкость и черенки. черенков.
Очевидно, что полезно будет использована та Формула для расчета электропроводности си-
часть электрической энергии, которая будет выде- стемы из двух компонентов «жидкость - черенки» лена в черенках. Но электрическая энергия также представляется в виде [2]
Yep = Yl ■ X1 + У2 ■ X2, (1)
где у - электропроводность черенков;
X - объемная концентрация черенков; у - электропроводность жидкости; X - объемная концентрация жидкости. Принимаем
X1 + X2 = 1. (2)
Отсюда следует
26 TECHNICAL SCIENCE / <<ШУШетУМ-ШУ®Ма1>>#7(Ш)),2(
^ЭФ X
хэФ = ■
или
[(3Xt -1) • Tl + (3X2 -1) • Y2 ]2 Tl • y2 + 1' 16 + 2
(3Xi -1) • Yi + (2 - 3Xi) • y2
(3)
2
Z (Yi - Yep) • X « 0.
i=1
Усовершенствуем, введя Xэф < X -, тогда
2
Z(Yi - Yep) • X1эф = 0 . (4)
i=1
где yi - электропроводность i-того компонента системы; Yep - электропроводность системы;
X - объемная концентрация i-того компонента системы;
Xэф - эффективная объемная концентрация i-того компонента системы.
Отсюда
(5)
Г V f -Yi
v YcP J
где f(y) > 1 и limf(y) = i. (6)
Представляя функцию f(y) в виде ряда, получаем
^ X. (7)
Z (Yi - Yep )-L— = 0
1=1 1+d^ Yep
Решение уравнения для нашего случая (i=2) имеет вид
Yep = A(Xi,Yi,di) + д/A2(Xi- Yi • di) + Y1 • Y2 • (di • X2 + di • X1), (8)
Л(Х у d) = Y1(X1 - di ^ X2) + Y2 • (X2 - di • X1) . (9)
Принимая ^ _1, окончательно получим i = 2
Y = (3X1 - 1) • Y1 + (3X2 - 1) • Y2 + nm
'cp л + , (10)
Yep =-4-+ . (11)
[(3X1 -1) • Y1 + (2 - 3X1) • Y2 ]2 , Y1 • Y2
+ 1' 16 + 2 При большой концентрации жидкости часть электроэнергии тратится на ее нагрев [3]. Необходимо оптимизировать процесс для повышения эффективности [4].
Для вычисления энергозатрат w воспользуемся формулой Джоуля-Ленца
Ws = Yep • U2 . (12)
Пользуясь законом сохранения энергии, запишем
Wn = Ws - W, (13)
где Wп - полезная энергия, идущая на электрообработку черенков;
W - энергия, расходующаяся на электронагрев жидкости. Для оптимизации Wп необходимо решить уравнение
dWn (X1) = 0, (14)
dX1
Решая (14), получим
W =
п
X2 • Y2
X1 • Y1 + X2 • Y2
• Y 2(1 - XO • U2. (15)
Зададим W в виде
2
<<шушетим~^©у©ма1>#7«,2©1]9 / TECHNICAL SCIENCE
27
где
1 > K >
W = K • y2 • (1 - X1) • U2
(1 - Xi) • y2 f f
X1 • Y1 + (1-X1) • Y2
(16) (17)
где X - оптимальное значение концентрации черенков. Используя (11), (12), (13), (16), из (14) получим уравнение
х-+а ■ X+В = о,
где
A _ - 2 ^ 2Y2 - Y1 1 3 Y2 - Y1
B _
9
(2Y2 - Y1)2 , 1 (Y2 - Y1)2
9 ( A2 - 9
Y1 • (A • Y2 + 3Y1)2
3A + 9 Y2 +—• Y1
Л
• (Y2 + Y1)2
(18)
(19)
(20)
8 4
где А = 4К-3.
Решение данного уравнения определяет оптимальное значение концентрации черенков и имеет вид
Y' 1 2Y2 - Y1 1 A ^Y2+3Y1
X1 — — •------
3 Y2 - Y1 9 Y2 - Y1
В случае y2 > Yi уравнение (21) упрощается
Y2
(21)
9 - A2
- • Y2 + -
3A + 9
4
-• Y2
' 2 Хх « -. 1 3
Таким образом, оптимальное с энергетической точки зрения отношение «жидкость - черенки» для
рассмотренного случая приобретает вид [8]
' ' _ 1 2
Хо ^ X = —:—
2 1 3 3
Список литературы
1. Винников А. В. Электротехнические мате-
(22)
(23)
риалы: учебное пособие / А. В. Винников, Н. А. Гранкина, А. Г. Кудряков, О. С. Турчанин. - Краснодар: Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина, 2016. 311 с. - ISBN 978-5-9907812-1-4.
2. Кудряков А. Г. Повышение способности корнеобразования виноградных черенков с помощью электрического тока / А. Г. Кудряков, Г. П. Пе-рекотий, П. П. Радчевский, А. С. Лыков, С. Ю. Без-лер // Механизация и электрификация сельского хозяйства, № 8, 2007 - С. 16а-17. - ISSN: 0206-572X.
3. Кудряков А. Г. Применение электрического тока для повышения корнеобразовательной способности виноградных черенков / А. Г. Кудря-ков, Г. П. Перекотий, П. П. Радчевский // Труды Кубанского государственного аграрного университета, № 394, 2002. - С. 137.
4. Кудряков А. Г. Применение электрического тока для повышения корнеобразовательной способности виноградных черенков / А. Г. Кудря-ков, Г. П. Перекотий, П. П. Радчевский // Труды Новосибирского государственного архитектурно-
строительного университета (Сибстрин). 2002. № 394. С. 137.
5. Кудряков А. Г. Стимуляция корнеобразования черенков винограда электрическим током : автореф. дис. ... кандидата технических наук : 05.20.02. / Кудряков Александр Георгиевич. - Краснодар, 1999. - 23 с.
6. Кудряков Александр Георгиевич. Стимуляция корнеобразования черенков винограда электрическим током : диссертация ... кандидата технических наук: 05.20.02. - Краснодар, 1999.- 121 с.: ил. РГБ ОД, 61 00-5/2047-6.
7. Патент RU №2211558 МПК 7А 0Ш 7/04 А, 7А 0Ш 17/00 В. Способ стимулирования корнеобразования черенков древесных растений / Г. П. Перекотий, А. Г. Кудряков, П. П. Радчевский. - Бюл. № 25 от 10.09.2003 г.
8. Перекотий Г. П. Стимулирующее действие электрического тока на корнеобразование посадочного материала винограда / Г. П. Перекотий, А. Г. Кудряков, А. В. Винников // Труды Кубанского государственного аграрного университета, № 346, 1996. - С. 153.
2
1
8
