Dielectric losses under heat treatment of dispersed media

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The purpose of the paper is to study the dependence of dielectric losses of mechanically activated grain crops on example of wheat under heat treatment on temperature and external electric field frequency as well as to examine the effect of particle size of fine grain samples on grain electrophysical characteristics and dielectric losses. Experimental samples of dispersed systems with particle sizes in the range from 50 to 1000 μm are prepared by the method of mechanical activation. The temperature dependence of the dielectric loss angle tangent is measured using the dielectric method over a wide frequency range. The dependence of the dielectric loss angle tangent tgδ of mechanically activated wheat samples with the different degrees of particle dispersion in a wide temperature range from 20°C to 250°C with a heating rate of 0.7 deg/min is studied. It is found out that the external electric field frequency varies in the range from 25 Hz to 106 Hz. Electric capacitance and conductivity are measured using an E7-20 immitance meter and a specially designed measuring cell. Dielectric characteristics are calculated. Experimental data are presented in the form of graphs and diagrams. We have determined the correlation of the tangent of the dielectric loss angle tgδ with the frequency of the external electric field and temperature, which is most characteristic for fine samples. The most finely dispersed samples with a particle size of less than 50 microns are shown to have high electrical activity. Increase in the dielectric permittivity and the tangent of the dielectric loss angle is most noticeable at the frequencies below 100 Hz. The study of dielectric characteristics allows to choose an effective energy-saving drying mode of the crop under study.

About the authors

M. Yu. Buzunova

Irkutsk State Agrarian University named after A.A. Ezhevsky

Email: bmirk@mail.ru

References

  1. Джамбуршин А.Ш., Атыханов А.К., Сагындикова А.Ж. Интенсивный энергосберегающий метод сушки зерна // Наука и мир. 2014. Т. 1. № 10. С. 87–95.. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=22255165 (03.08.2020).
  2. Макарчук Н.О. Оценка теплового режима экструдера при грануляции отходов первичной обработки зерна // Молодежь ХХI века: шаг в будущее: материалы XX Регион. науч.-практ. конф.: в 3 т. (г. Благовещенск, 23 мая 2019 г.). Благовещенск, 2019. Т. 3. С. 306–307.
  3. Цымбалова В.М., Атаханов Р.В., Лаврентьев А.А. Экспериментальное исследование диэлектрической проницаемости крупяной продукции // Инновационные технологии в науке и образовании (ИТНО-2017): матер. V Междунар. науч.-практ. конф. Ростов-на Дону: 2017. С. 334–337.
  4. Nelson S. Dielectric properties of agricultural materials and their applications. London: Academic Press, 2005. 292 р.
  5. Buzunova M.Yu., Bonnet V.V. Mechanism of thermally stimulated current occurrence in fine heterogeneous medium on the example of grain crops // Earth and Environmental Science: IOP Conference Series. 2020. Vol. 421. https://doi.org/10.1088/1755-1315/421/5/052032
  6. Buzunova M.Yu., Bonnet V.V. Temperature condition influence analysis on the mechanoactivated wheat dielectric constant // Applied Physics and Cyber-Physical Systems. Journal of Physics: Conference Series. 2020. Vol. 1515. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1515/2/022042
  7. Бузунова М.Ю. Исследование диэлектрических и структурных свойств мелкодисперсных гетерогенных систем на примере зерновых // Байкальский вестник ДААД. 2019. № 1. С. 124–129.
  8. Бузунова М.Ю. Диэлектрическая дисперсия механоактивированных зерновых культур // Вестник Иркутской государственной сельскохозяйственной академии. 2019. Вып. 92. С. 25–32.
  9. Гороховатский Ю.А., Бордовский Г.А. Термоактивационная токовая спектроскопия высокоомных полупроводников и диэлектриков. М.: Наука, 1991. 244 с.
  10. Ерошенко Г.П., Шаруев Н.К., Шаруев В.Н., Евстафьев Д.П. Особенности разработки электротехнических устройств контроля параметров сельскохозяйственных продуктов // Измерительная техника. 2018. № 10. С. 61–65. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2018-10-61-65
  11. Будников Д.А., Цымбал А.А. Диэлектрические свойства сельскохозяйственных материалов // Инновации в сельском хозяйстве. 2016. № 3. С. 154–159.
  12. Buzunova M.Yu., Bonnet V.V. Dielectric losses of mechanically activated grain crops during heat treatment // III International Scientific Conference: AGRITECH-III-2020: Agribusiness, Environmental Engineering and Biotechnologies. Earth and Environmental Science: IOP Conference Series. 2020. Vol. 548. https://doi.org/10.1088/1755-1315/548/5/052063
  13. Цымбал А.А., Будников Д.А. Диэлектрические свойства зерновых // Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства. 2016. № 4. С. 52–55.
  14. Tanaev A.B., Shcherbachenko L.A., Bezrukova Y.V., Tsydypov S.B., Buzunova M.Y., Baryshnikov D.S., et al. Peculiarities of the accumulation and transport of electret charges in fine-sized disordered structures due to internal voltage // Technical Physics. The Russian Journal of Applied Physics. 2017. Vol. 62. No. 3. P. 406–412. https://doi.org/10.1134/S1063784217030239
  15. Щербаченко Л.А., Донской В.И., Шурыгина Н.А., Барышников Е.С., Ежова Л.И., Барышников Д.С.. Структурно-фазовые переходы в дисперсных неоднородных системах при наличии электроконтактного взаимодействия разнородных компонентов // Вестник Бурятского государственного университета. 2012. № 3. С. 208–216.
  16. Шурыгина Н.А., Щербаченко Л.А., Донской В.И., Карнаков В.А., Трошев А.А., Краснов Д.А. Электрические явления на межфазных границах в гетерогенных полиминеральных дисперсных системах // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. Физико-математические науки. 2012. № 1. С. 93–100.
  17. Щербаченко Л.А., Цыдыпов Ш.Б., Безрукова Я.В., Карнаков В.А., Арская Л.И., Марчук С.Д.. Накопление свободных электретных зарядов в мелкоразмерных электрически активных системах // Известия высших учебных заведений. Физика. 2017. Т. 60. № 1. С. 93–97.
  18. Shcherbachenko L.A., Borisov V.S., Maksimova N.T., Baryshnikov E.S., Karnakov V.A., Marchuk S.D., et al. Electret effect and electrotransport in disperse organic and inorganic systems // Technical Physics. 2009. Vol. 54. No. 9. P. 1372–1379. https://doi.org/10.1134/S1063784209090199
  19. Пат. № 136581 U1, Российская Федерация, G01N 27/60. Устройство для диагностики электрофизических свойств гетерогенных сред / Л.И. Ружников, Н.Т. Максимова, Л.А. Щербаченко; патентообладатель Иркутский государственный университет. Заявл. 12.08.2013; опубл. 10.01.2014. Бюл. № 1.
  20. Щербаченко Л.А., Донской В.И., Карнаков В.А., Комаров Е.В., Трошин А.А., Барышников С.С.. Фазовые и структурные переходы в микроразмерных водных пленках в неравновесных гетерогенных системах // Вестник Бурятского государственного университета. 2012. № 3. С. 202–208.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).