Министерство сельского хозяйства республики казахстан

175

 

 

Raiymbekova A.K., Tlenbaeva A.A. 

 

THE PROBLEM OF PSYCHOLOGICAL READINESS FOR PROFESSIONAL ACTIVITIES 

OF FUTURE SPECIALISTS 

 

In article autor says about the general concept of the psychological preparation of students 

for professional activities. 

Keywords:

 Activities, abilities, psychological and vocational training, personal qualities, 

component, totality, motivation, value. 

 

 

УДК 631.362.6 

 

Сагындикова А.Ж., Исембергенов Н.Т., 

 

Казахский национальный аграрный  университет 

Казахский национальныйисследовательский технический университет 

 

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ СУШКИ ЗЕРНА С 

НАГРЕВАТЕЛЬНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ 

 

Аннотация 

Предлагается  энергосберегающая  установка  для  сушки  зерна,с  нагревательными 

элементами  сделанных  в  виде  плоских  металлическихпластин  которые  позволяют 

значительно  снизить  энергозатраты.  В  данной  технологии  осуществляется  равномерная 

сушка  зерна  в  широком  диапазоне  температуры,  которая  достигается  за  счет  изменения 

частоты и напряжения преобразователя. 

Ключевые 

слова:

  Сушка  зерна,  энергосберегающая  установка,  плоские 

металлическиепластины, электрическая обмотка, преобразователь частоты. 

Введение  

Сушка  зерна  во  время  уборки  при  влажной  погоде  в  Северных  районах  Казахстана 

всегда  была  актуальной  задачей  для  сельского  хозяйства.  Она  является  одной  из  самых, 

важных,  энергоемких  и  дорогих  операций  с  зерном,  определяющая  сохранность  и 

стоимость убранного урожая, при этом способы сушки определяют качество сохраненного 

зерна.  

В  целом  по  хозяйствам  необходимо  высушивать 40...45% собранного  урожая,  а  в 

отдельные годы для некоторых климатических зон Казахстана до 70%,[1]. 

Известно,  что  более 90% всего  зерна  подлежит  искусственной  сушке.  До 80% всей 

пшеницы,  что  поступает  на  перерабатывающие  предприятия  или  в  хозяйства,  имеет 

влажность 35-40%. По  многолетним  данным  в  зерне  с  влажностью  выше 17% (сырой) 

поступает  в  среднем 82,1% от  общего  количества.  При  таких  условиях  пшеница  в  зерне 

относится к неустойчивым в хранении культурам [2].  

Основные  теоретические  и  экспериментальные  работы,  связанные  с  изучением 

удаления  влаги,  сушки  зерна  с  помощью  высокочастотного  и  сверхвысокочастотного 

нагрева  и  применением  его  в  сельхозпроизводстве  и  других  отраслях  промышленности, 

были  проведены  академиком  А.В.  Лыковым,  Г.А.  Максимовым,  Г.  Пюшнером,  А.А. 

Фогелем,  Н.В.  Книппером,  С.В.  Некрутманом [2,3,5]. Позднее  эти  работы  были 

продолжены  и  углублены  академиками  И.Ф.  Бородиным,  И.А.  Роговым [6], доктором 

технических наук Вендиным С.В. [7,8] и другими учеными. 

Поэтому немаловажно полностью продумать процесс сушки зерна.  

176

 

 

Авторами  исследован  способ  сушки  зерна  и  удаления  влаги  посредством 

индукционного нагрева, который был мало изучен и реже применялся из-за значительного 

несовершенства технологии производства преобразователя частоты большой мощности (до 

несколько сотен киловатт) и частоты (до несколько сотен кГц).  

В процессе индукционной сушки зерна энергия непосредственно подводится к зерну, 

поэтому появляется возможность достичь не только высокой эффективности, но и высокой 

экономичности сушки. Процесс испарения можно проводить достаточно интенсивно даже 

при  воздействии  температуры  до 45…55˚С.  При  этом  отсутствует  нагрев  корпуса 

используемого оборудования, поэтому отсутствуют нетехнологические потери тепла.  

Индукционный нагрев и используемое для этого оборудование совершенно безвредно 

для окружающей среды. Проанализировав выше сказанное, нами была принята гипотеза, об 

эффективности  сушки  зерна  пшеницы  при  использовании  индукционных  нагревателей. 

Размещая  их  с  определенным  интервалом  и  изменяя  этот  интервал,  можно  осуществить 

прерывистую сушку и управление температурным режимом. Процесс сушки ускоряется, 

если одновременно с подогревом продувать зерно  нагретым воздухом.  

Для  достижения  цели  авторами  была  изготовлена  лабораторная  экспериментальная 

установка,  подобрано  необходимое  контрольное  измерительное  оборудование  и 

разработана методика проведения исследований.  

Методика проведения исследований состоит из следующих задач:  

-  определение  исходной  влажности  зерна;  определение  оптимального  расстояния 

между  пластинами  нагревательной  установки;определение  оптимальной  толщины 

индукционных  нагревателей  и  поступающего  слоя  зерна,  которая  располагается  в 

нагревательной установке; 

-  проведение  непосредственно  процесса  сушки;  определение  температуры  нагрева 

зерна;определение  полученной  после  индукционного  нагрева  влажности  зерна;контроль 

затрат электроэнергии непосредственно на процесс сушки. 

Установка показана на рисунке 1, состоит из загружной системы 1 обеспечивающей 

подачу  зерна  в  бункер 2, в  котором  находятся  сушильные  радиаторы 3, выполнены 

изплоских металлических пластин. Причем бункер с сушильными радиаторами польностью 

заполнен  зерном.  На  наружной  поверхности  металлических  пластин  радиатораc  двух 

сторон  расположены  нагревательные  элементы  в  виде  электрической  обмотки 4, концы 

которых   подключены к преобразователю частоты.   

Движение  зерна  вниз  осуществляется  при  открытии  задвижек  бункера  выгружной 

системой5 помере высыхания, а скорость движения зерна регулируется также выгрузной 

системой 5. На  энергосберегающей  установке  процесс  сушки    зерна  происходит  за  счет 

сопрокосновения зерна с нагретыми плоскими металлическими пластинами, и чем меньше 

расстояние  между  пластинами,  тем  эффективнее  процесс  сушки  зерна.  Таким  образом, 

происходит, как бы, обжаривание зерна. При этом температура зерна не должна превышать 

55

0

С  градусов  по  требованию  технологии  сушки.  Температура  на  поверхности  плоских 

металлическихпластин не должена превышать 80

0

С градусов. В установке температуру, а 

также мощность нагрева можно регулировать частотой преобразователя частоты.  

Размещение  в  бункере  сушильных    плоских    металлических    пластин  позволяет 

получить прямой контакт с зерном, а подача горячего воздуха на зерно через множество 

маленьких отверстий из боковых поверхностей радиаторов позволяет значительно снизить 

энергозатраты и осуществить равномерную   надежную  сушку зерна в целом. В данной 

технологии осуществляется равномерная сушка зерна в широком диапазоне температуры, 

которая достигается за счет изменения частоты и напряжения преобразователя частоты 6. 

 

177

 

 

 

 

1–сушильный радиатор, 2–отверстия в нагревательном элементе ,3– нагревательный 

элемент, 4–штуцер, 5-бункер, 6-преобразователь частоты, 7-загружной бункер, 8-

выгружной бункер 

 

Рисунок 1. Экспериментальная установка 

 

На рисунке 2 представлен сушильный радиатор 3 с нагревательным элементом в виде 

плоских  металлическихпластин.  Электрические  обмотки 4 обхватывают  наружную 

поверхность  пластины  и  подключены  к  (ПЧ)  преобразователю  частоты.  При  этом  в 

электрическую обмотку подается напряжение высокой частоты, а  преобразователь частоты 

подключен к энергосети. При прохождении тока высокой частоты вокруг электрической 

обмотки  образуется  магнитное  поле  и  на  боковых  металлических  поверхностях  пластин 

образется  электродвижующая  сила, (ЭДС),  которая  вызывает  вихревые  токи,  и  эти  токи 

будут  нагревать  боковые  металлические  поверхности    c  двух  сторон.  Толщину  пластин 

выбирают  из  условия  равенства  толщины  плоских  металлическихпластин  к  глубине 

проникновения вихревого тока. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

– металлическая пластина, 4 – электрическая обмотка,  

ПЧ  –  преобразователю частоты. 

Рисунок 2.  Нагревательный элемент сушильный радиатор для сушки зерна 

ПЧ 

Энергосеть 

W 

4 

 3 

178

 

 

Проведем расчет основных характеристик энергосберегающей установки  

Определяем внутренний объем установки: 

V

c

= h·a·b= 0.62·0.29·0.5= 0.09  м

3

,                                          (1) 

где h- высота секций индукционной установки, м; 

а - ширина секций, м; 

b - глубина секций, м. 

Определяем объем, занимаемый однойметаллической пластиной: 

V= I·h

k

·b

k

= 0.025·0.62·0.29= 0.0045 м

3

,                                        (2) 

где I- длина кожуха, м; 

h

k

- высота кожуха, м; 

b

k

- толщина кожуха, м; 

В сушильной индукционной установке используется 3,4,5 пластин, то общий объем, 

занимаемый ими, составляет: 0.0135 м

2

; 0,018 м

2

; 0,0225 м

2

, 

V

3p

= n·V                                                                 (3) 

где n- количество пластин, шт. 

Определяем полезный объем зерна V

з

 находящегося в зоне подогрева, при 3,4,5 

пластинах: 0,0765 м

3

; 0,072 м

3

; 0,0675 м

3

; 

V

з1

= V

с

 – V

3р                                                                                          

(4) 

Определяем массу зерна, находящегося в зоне подогрева одновременно: 

G

n

= y·V

з

= 0,75·0,09= 6,75 т;                                               (5)          

 при 3 пластинах  0,75·0,0765= 0,057= 57 кг; 

 при 4 пластинах 0,75·0,072= 0,054= 54 кг; 

 при 5 пластинах 0,75· 0,0675= 0,050= 50 кг, 

где у- объемная масса (насыпная плотность) сухого зерна, т/м

3

; 

V

з

- объем зерна, находящегося в зоне подогрева, м

3

; 

Электрическая мощность одной сушильной пластины составляет: 

P

a

= n·P

p

= 1000 Bт;                                                         (6) 

Производительность сушильной установки определим, исходя из подводимой к нему 

электрической (тепловой) мощности, по следующей формуле [1]: 

Q

н

=G·c· (Т

к

-Т

н

)=G·c· Δ T;                                                       (7) 

G

н

=0,75·0,09=0,0675=67,5кТ;                                                    (8) 

Q

н

=G·c· Δ T=67,5·10

-3

·1,55·20= 2092,5;                                            (9) 

где Q

н

- расход тепла (тепловая мощность), необходимый для нагрева зерна при 

известной производительности аппарата, кВт;G- производительность аппарата, кг/с;Т

к

 и 

Т

н

- заданная (конечная) и начальная температуры зерна соответственно, К;ΔТ- разность 

конечной и начальной температур зерна, К;с- удельная теплоемкость зерна, кДж/(кг·К). 

Из  формулы (9)Q

н

  находим  ожидаемую  производительность  установки,  при 3,4,5 

сушильных радиатора, 0.096 кг/с; 0.129 кг/с; 0.161 кг/с.. 

G

1

= Q

н

/c Δ T                                                                  (10) 

Определяем поверхность нагрева: 

площадь поверхности нагрева одной пластины составляет: 

F= 2·I·h= 2·0.32·0.5= 0.62 м

2

,                                                  (11) 

Общая площадь поверхности нагрева составляет: 

F

1

= n·F                                                                       (12) 

При количествах пластин соответственно 1.86 м

2

; 2,48 м

2

; 3,1 м

2

. 

Из уравнения теплопередачи определяем ожидаемую разность температур радиаторов 

и нагреваемой установке воздуха(зерна): 

ΔT

3

=ξQ/ Fk= 1.1·0.096/1.86·28= 2.03 разница,                                  (13) 

где ξ- коэффициент запаса, принимаемый равным 1.1;k- коэффициент теплопередачи 

от радиаторов к зерну, принятый равным 28 Вт/(м

2

•К). 

179

 

 

Таким  образом,  расчетной  значение  температуры  ΔТ  приблизительно  равно 

ожидаемому  значению  ΔТ’.В  зависимости  от  начальной  температуры  зерна  возможно 

увеличение производительности установки.Время подогрева (пребывание в зоне нагрева) 

зерна при расчетной производительности составляет: 

ῖ

3

= 60G

п

/ G= 60·0.057/ 0.35= 9.7 мин;                                     (14) 

ῖ

4

= 60·0.054/ 0.46= 7 мин; 

ῖ

5

= 60·0,05/ 0.58= 5.1 мин, 

где G

п

- масса зерна, находящийся в зоне подогрева одновременно, т;G-

производительностьустановки, т/ч. 

Результаты исследований:  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В результате экспериментальных исследований установлено, что необходимое время 

пребывания зерна в зоне подогрева определяется в зависимости от начальных свойств зерна 

(температура, влажность) и параметров окружающей среды. 

 

Основным  достоинством  сушильной  установки  посредством  индукционного  нагрева 

является  сокращение  времени  нагрева,  вследствие  чего  экономия  электроэнергии  и 

ускорение  процесса  сушки  зерна.  Экономия  же  электроэнергии  осуществляется  за  счет 

того,  что  нагревательный  элемент  расположен  внутри  сушильной  камеры,  которые 

непосредственно передают тепло зерну, что влечет сокращение затрат 

Выводы 

-  способ  сушки  с  применением  индукционного  нагрева – при  использовании 

индукционных нагревателей, обладает меньшими удельными затратами энергии;  

-  оборудование,  применяемое  для  этого,  отличается  простотой  и  высокой 

производительностью;  

- температура нагрева зерна не должна превышать 55

0

С; 

- сушка зерна индукционным нагревом позволяет повысить качество сушки и создает 

перспективу проектирования более совершенных конструкций зерносушилок. 

 

 

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

2

6

10

14

18

22

26

10min

20min

40min

60min

100min

200min

400min

Влажность зерна

Температура 

нагрева

180

 

 

Литература 

 

1.Лыков  А.В.  Теория  переноса  энергии  и  вещества / А.В.  Лыков,  Ю.А.  Михайлов. - 

Минск: Изд-во Акад. Наук БССР, 1954. - 357с. 

2.Лыков А.В. Тепло- и массообмен в процессах сушки. - Гос- энергоиздат, 1956. - 452с. 

3.Трисвятский Л.А. Хранение зерна. – Изд. 4-е,перераб. и  доп. М.: Колос,1975.- 400с. 

4.Курушин  А.А.,  Пластиков  А.Н.  Проектирование  СВЧ      устройств  в  среде  

CSTMicrowaveStudio.М.:Издательство МЭИ, 2010. -160 с. 

5.Будников  Д.А.  Интенсификация  сушки  зерна  активным  вентилированием  с 

использованием  электромагнитного  поля    СВЧ:  Автореф.  дис.канд.тех.наук.  Зерноград: 

ФГОУ  ВПО  АЧГАА, 2007.-16с. 

6.Yunyang  Wang. Review of  dielectric  drying  of   foods  and agricultural  products/ 

Yunyang  Wang,  Yuanrui  Li, Shaojin  Wang, Li  Zhang, Mengxiang  Gao, Juming  Tang // Int  J 

Agric&BiolEng Open  Access  at  http://www.ijabe.org  Vol.4 No.1 

7. Ragha, L.,  S.  Mishra,  V. Ramanchadran, and  M.S.Bhatia, «Effects of low-power 

microwave fields on seed germination and growth rate,» Journal of  Electromagnetic Analysis and 

Applications, Vol. 3, No. 5, 165-171, 2011. 

8. Metaxas,  A.C. and R.J. Meredith, Industrial Microwave Heating, Peter Peregrinus LTD., 

IEE, London, UK, 1983. 

9. Barroso, J.J. and A.L. de Paula, «Retrieval of permittivity and permeability of homogeneous 

materials from scattering parameters, »Journal of Electromagnetic Waves and Applications, 

Vol.24, Nos. 11-12, 1563-1574, 2010. 

10. Cheng, H.P.,J. Dai, S. Nemes, and G.S VijayaRaghavan, «Comparison of conventional 

extraction under reflux conditions and microwave assisted extraction of oil from popcorn, »Journal 

of  Microwave Power &Electromagnetic Energy, Vol.41, No. 1, 36-44 2007. 

11.Han, F., «The effect of microwave treatment on germination, vigour and health of china 

aster (callistephus chine sis nees.)seeds,»Journal of Agricultural Science,Vol.2, No. 4,201-

210,2010. 

12. Molnar, C. O., «Numerical modeling of electromagnetic phenomena in electro thermal 

microwave installations,» Ph.D. Thesis, University of Oradea Publishing house,2006. 

13. Soproni ,V.D.,F.I . Hathazi, M.N. Arion ,C.O. Molnar, and L. Bandici, «Aspects regarding 

the adapting and optimization of mixed drying systems microwave-hot air for the processing of 

agricultural seeds,» PIERS Proceedings,210-213, Beijing, China, 2009. 

14.MohamedHemisatal,  журнал «BiosystemsEngineering» №112, 2012 стр.202-209, 

(journalhomepage: www.elsevier.com/locate/issn/15375110). 

 

 

 

 

181

 

 

УДК 631.3  

 

Тананова А.Д. 

 

Казахский национальный аграрный университет 

 

К РАЗРАБОТКЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ 

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ КОРМОПРИГОТОВИТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА 

 

Аннотация 

Проведены экспериментальные исследования и выяснены показатели нагрузочной 

диаграммы 

двигателя 

натурального 

образца 

универсального 

малогабаритного 

кормоприготовительного агрегата ДУ-11  в зависимости от положения шибера задвижки. 

Для    проверки  возможности  реализации  предлагаемого  способа  регулирования  на 

разработанном макетном образце системы и стенда проведены испытания и приведены его 

результаты.  

Ключевые 

слова: 

Дробилка, 

производительность 

машины, 

датчики, 

микропроцессор. 

Введение 

В  ТОО  «Казахский  научно-исследовательский  институт  механизации  и 

электрификации  сельского  хозяйства» (ТОО  «КазНИИМЭСХ»)  разработаны  ряд 

малогабаритных  кормоприготовительных  агрегатов  востребованных  крестьянскими 

хозяйствами. Они отличаются дешевизной и надежностью, и являются одним из немногих 

сельскохозяйственных машин  доведенных до производства. К недостаткам таких машин 

относятся  необходимость,  при  измельчении  зерна,  ручного  регулирования  его 

производительности  при  помощи  заслонки,  который  сужает  или  расширяет  щели,  через 

которые поток зерновых материалов поступает на рабочий орган. Ручное регулирование, 

как  правило,  приводит  к  неполной  загрузке  или  перегрузке  агрегата.  При  этом,  как 

показывает  практика  эксплуатации  этих  агрегатов,  большую  часть  рабочего  времени 

электропривод  работает  в  недогруженном  состоянии,  и  наоборот  нередки  случаи 

отключения электропривода из-за перегрузки двигателя.  

Материалы исследования 

Экспериментальные 

исследования 

проводились 

на 

малогабаритном 

кормоприготовительном агрегате ДУ-11 (рис. 1), для регистрации процесса изменения тока 

основного двигателя использовался светолучевой осциллограф К12-22. 

 

 

 

Риунок 1 – Малогабаритный кормоприготовительный агрегат ДУ-11 

182

 

 

Методика и результаты экспериментальных исследований 

Экспериментальные исследования проводились в два этапа. 

1)  снятие  токовой    нагрузочной  диаграммы  основного  двигателя  агрегата  в 

нагрузочном режиме при разных степеней открытия шибера задвижки. 

2)  Обработка  нагрузочной  диаграммы  и    определение  времени  переходного 

процесса. 

На  натуральном  образце  универсального  малогабаритного  кормоприготовитель-

ного агрегата ДУ-11 определены показатели нагрузочной диаграммы двигателя дробилки в 

зависимости от положения шибера задвижки . 

 

Во  время  снятия  нагрузочной  диаграммы  кроме  токовой  нагрузочной  диаграммы, 

следует  фиксировать  колебания  частоты  вращения  двигателя,  а  так  же  измения  степени 

открытия шибера задвижки. 

Схема  для  исследования  переходных  процессов  электропривода  кормоприготови-

тельного агрегата ДУ-11 представлена на рисунке 2. 

Для регистрации значений тока двигателя дробилки к гальванометру осциллографа 

через шунт сопротивления подводится сигнал с напряжением не более 5 мВ. 

Для  измерения  частоты  вращения  основного  двигателя  сигнал,  с  тахогенератора 

преобразованный  с  помощью  выпрямителя    также  подводится  к  гальванометру 

осциллографа. 

Открытие и закрытие задвижки фиксируется микровыключателем, сигнал с которого 

подведен к гальванометру осциллографа через источник питания. 

 

Рисунок 2 – Схема для исследования переходных процессов электропривода 

кормоприготовительного агрегата ДУ-11 

 

На  рисунке 3 показаны  изменения  значений  тока  нагрузки  основного  двигателя 

I=f1(t) (вверху),  по  середине  показана  осциллограмма  изменение  частота  вращения 

двигателя дробилки n=f3(t), а внизу показан сигнал изменения положения шибера задвижки 

L=f3(t). 

183

 

 

 

 

Рисунок 3 – Нагрузочная диаграмма основного двигателя рабочего органа дробилки при 

L=60 мм степени открытия задвижки 

 

Из  осциллограмм  видно,  что  изменения  значения  тока  во  времени  зависит  от 

положения шибера задвижки и соответственно от нагрузки. Изменения частоты вращения 

основного двигателя практический не изменяется при разных положения шибера задвижки. 

Изменения  положения  шибера  задается  постоянным  сигналом  от  микро  выключателя, 

который фиксирует вверхное положение шибера при каждом открытии задвижки на 10 мм  

Для  обработки  результатов  при  анализе  нагрузочных  диаграмм  необходимо 

использовать  теорию  случайных  функций.  Здесь  и  далее  мы  будем  оперировать 

мгновенным максимальным значением тока двигателя, поскольку, как будет видно далее, 

система регулирования нагрузки будет настроена на считывание именно этой величины. 

Для  выбранного  участка  осциллограммы  рассчины  математическое  ожидание  случайной 

функции  m

I

,  дисперсия  D

I

,  среднее  квадратическое  отклонение  случайной  функции 

и 

возможное максимальное отклонение случайной функции от ее математического ожидания 

I

m 

 [3]. В результате обработки получены следующие значение параметров: 

m

I

=7,35A, D

I

=0,0025A

2

, σ

I

=0,05; 

Интервал изменения тока для данногоучастка составляет I

m

=7,2-7,5A; 

Снятие  токовой  нагрузочной  диаграммы  двигателя  агрегата  для  определения 

времени  переходного  процесса  осуществилось  при  резком  и  полном  открытии  шибера 

задвижки на 5 сек.  

Нагрузочная  диаграмма  переходного  процесса  при  полном  открытии  задвижки 

показана на рисунке 4. 

жүктеу/скачать 7,26 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: