Analysis of the temperature-frequency effect on dielectric losses in a grain medium
- Authors: Buzunova M.Y.1
-
Affiliations:
- Irkutsk State University of Agriculture named after A. A. Ezhevsky
- Issue: Vol 25, No 6 (2021)
- Pages: 733-740
- Section: Power Engineering
- URL: https://medbiosci.ru/2782-4004/article/view/382295
- DOI: https://doi.org/10.21285/1814-3520-2021-6-733-740
- ID: 382295
Cite item
Full Text
Abstract
The aim of the study is to determine the influence of the thermal effect on dielectric losses in grain mass subject to bruising during drying and storage on the example of wheat across a wide external electric field frequency range. The study of the electrophysical characteristics of a dispersed medium comprising mechanically activated wheat grains takes into account the effect of the degree of breakage on the dielectric parameters of the studied medium. The studies were carried out on experimental samples having different degrees of mechanical activation of particles, which ranged in size from from 50 to 1000 μm. Variations in the dielectric loss tangent were studied using the dielectric method across a wide temperature-frequency range. Studies of variations in dielectric properties were carried out for wheat sam-ples subjected to grinding according to the mechanical activation method at temperatures varying from 20°C to 255°C with a constant heating rate of 0.7 deg / min. During the course of the experiment, the frequency of the external electric field was varied from 25 Hz to 1∙106 Hz. Dielectric constant and dielectric loss tangent calculations were carried out using data on electrical capacity and conductivity obtained using an E7-20 immittance meter and a measuring cell in the form of a flat capacitor. An analysis of variations in these dielectric characteristics was also performed. The obtained stable correlation of the dielectric loss tangent with the frequency of external electric impact and the degree of heating of the samples was most pronounced for finely dispersed samples (particle size 50 μm). Variations in dielectric characteristics are most significant when the frequency decreases to 100 Hz and below. The study of variations in the main dielectric parameters can be used to prevent self-heating and ignition of the grain mass during storage, as well as for selecting the most efficient energy-saving drying mode.
About the authors
M. Yu. Buzunova
Irkutsk State University of Agriculture named after A. A. Ezhevsky
Author for correspondence.
Email: bmirk@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8911-5784
References
- Непомнящий Е. П., Сукьясов С. В. Выбор оптимального способа сушки зерна в условиях хранения в Иркутской области // Научные исследования студентов в решении актуальных проблем АПК: матер. Всерос. науч.-практ. конф. (г. Иркутск, 5–6 марта 2020 г.). Т. III. Иркутск: Изд-во Иркутского ГАУ, 2020. С. 61–68.
- Будников Д. А. Результаты эксперимента по определению энергоэффективных режимов сушки зерна с применением микроволнового излучения // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. 2020. Т. 67. № 1. С. 22–27. https://doi.org/10.22314/2658-4859-2020-67-1-22-27.
- Будников Д. А. Повышение энергоэффективности сушки зерна с применением электрофизических воздействий // Ползуновский альманах. 2020. № 1. С. 123–128.
- Будников Д. А. Определение фактора диэлектрических потерь зерновоздушной смеси // Инновации в сельском хозяйстве. 2018. № 1. С. 7–14.
- Панова Т. В., Панов М. В. Моделирование процесса травмирования зерна при сушке // Вестник Брянской государственной сельскохозяйственной академии. 2020. № 6. С. 66–71.
- Двоенко О. В., Ченин А. Н. Снижение пожарной опасности при сушке и хранении зерна и семян // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. 2020. № 3. С. 26–32.
- Ченин А. Н., Белова Т. И. Повышение пожарной безопасности при хранении и сушке зерна // Научное творчество студентов – развитию агропромышленного комплекса: сб. XXXIX студ. науч.-техн. конф. (г. Брянск, 18 марта 2020 г.). Брянск: Изд-во Брянского ГАУ, 2020. С. 97–102.
- 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. (с. Дивноморское, 11–15 сентября 2017 г.). Ростов-на Дону: Изд-во «ДГТУ-Принт», 2017. С. 334–337.
- Nelson S. Dielectric properties of agricultural materials and their applications. London: Academic Press, 2005. 292 р.
- Buzunova M. Yu., Bonnet V. V. Mechanism of thermally stimulated current occurrence in fine heterogeneous me-dium on the example of grain crops // Earth and Environ-mental Science: IOP Conference Series. 2020. Vol. 421. https://doi.org/10.1088/1755-1315/421/5/052032.
- 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.
- Бузунова М. Ю. Исследование диэлектрических и структурных свойств мелкодисперсных гетерогенных систем на примере зерновых // Байкальский вестник ДААД. 2019. № 1. С. 124–129.
- Бузунова М. Ю. Диэлектрическая дисперсия механоактивированных зерновых культур // Вестник Иркутской государственной сельскохозяйственной академии. 2019. Вып. 92. С. 25–32.
- Гороховатский Ю. А., Бордовский Г. А. Термоактивационная токовая спектроско-пия высокоомных полупроводников и диэлектриков. М.: Изд-во «Наука», 1991. 244 с.
- Будников Д. А., Цымбал А. А. Диэлектрические свойства сельскохозяйственных материалов // Инновации в сельском хозяйстве. 2016. № 3. С. 154–159.
- Buzunova M. Yu., Bonnet V. V. Dielectric losses of mechanically activated grain crops during heat treatment // III International Scientific Conference: AGRITECH-III-
- : Agri-business, Environmental Engineering and Biotechnologies. Earth and Environmental Science: IOP Conference Series. 2020. Vol. 548. https://doi.org/10.1088/1755-1315/548/5/052063.
- Цымбал А. А., Будников Д. А. Диэлектрические свойства зерновых // Вестник Всероссийского научноисследовательского института механизации животноводства. 2016. № 4. С. 52–55.
- 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.
- 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. Физикоматематические науки. 2012. № 1. С. 93–100.
- 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 inor-ganic systems // Technical Physics. 2009. Vol. 54. No. 9. P. 1372–1379. https://doi.org/10.1134/S1063784209090199.
Supplementary files


