Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса и задачи исследования 9
1.1 Анализ способов предпосевной обработки сельскохозяйственных культур 9
1.2 Обработка сельскохозяйственных культур магнитными полями 11
1.3 Применение ЭХА растворов для предпосевной обработки 14
1.4 Повышение посевных качеств семян с помощью озона 17
1.5 Факторы, влияющие на развитие семян кукурузы 21
1.6 Способы получения озона и типы конструкций генераторов озона 25
1.7 Расчет КПД электроозонаторов 33
1.8 Анализ существующих схем источников питания электроозонаторов 35
2 Теоретические положения по электроозонированию зерна кукурузы и влиянию электрического резонанса на работу генератора озона 42
2.1 Энергетическая структура семени и влияние на нее озона 42
2.2 Изменение прорастания семян кукурузы при воздействии озоновоздушной смеси 44
2.3 Взаимосвязь энергии воздействия озона и всхожесть семян кукурузы 46
2,4 Использование явления резонанса для повышения КПД озонатора 48
2.5 Расчет резонансной частоты в электроозонаторе при горящем разряде 57
3 Экспериментальное исследование влияния электроозонирования на семена кукурузы 67
3.1 Описание экспериментального оборудования 67
3.2 Методика определения концентрации озона с помощью газоанализатора «Озон - 4» 68
3.3 Измерение концентрации озона с помощью йодометрического метода 73
3.4 Механизм воздействия озона на зерно кукурузы 76
3.5 Методика проведения лабораторных исследований 77
3.6 Исследование влияния озона на энергию прорастания семян кукурузы 78
3.7 Определение влияния озона на всхожесть семян кукурузы 82
3.8 Определение влияния изучаемых факторов на силу роста проростков семян кукурузы 90
3.9 Проверка адекватности построенных моделей для статистического анализа
4 Разработка математической модели для расчета резонансной частоты, схемы питания электроозонатора и оценка технико - экономической эффективности использования озона для предпосевной обработки семян кукурузы 94
4.1 Разработка математической модели для расчета резонансной частоты тока подаваемой на генерирующий блок 94
4.2 Разработка схемы питания генератора озона с возможностью регулирования частоты тока 101
4.3 Технико - экономическое обоснование применения озона для предпосевной обработки семян кукурузы 109
Общие выводы 121
Список использованных источников 123
Приложения 137
- Обработка сельскохозяйственных культур магнитными полями
- Изменение прорастания семян кукурузы при воздействии озоновоздушной смеси
- Методика определения концентрации озона с помощью газоанализатора «Озон - 4»
- Определение влияния изучаемых факторов на силу роста проростков семян кукурузы
Введение к работе
В мировом земледелии кукуруза является одной из основных зернофуражных культур. Она составляет от 40 до 60 % кормосмесей для кормления животноводческого поголовья в сельском хозяйстве.
Широкая генетическая изменчивость кукурузы и ее способность к адаптации в разнообразных климатических условиях, более высокая урожайность по сравнению с другими зерновыми культурами, а также концентрация в кукурузном зерне компонентов, необходимых для живого организма (углеводы, белки, аминокислоты, масла, витамины, каротин, амилаза и др.), способствовали проникновению этой культуры почти во все географические районы мира -— от тропиков до 65 с. ш.
В СНГ основные посевы зерновой кукурузы размещены на Украине, в России (Северный Кавказ), Молдавии. В последние годы возросли посевные площади под зерновой кукурузой в Средней Азии и Казахстане. В связи с этим одна из основных задач селекционной науки - разработать (вывести) новые высокопродуктивные гибриды кукурузы, обладающие комплексом хозяйственно важных признаков, предназначенных для различного использования в конкретных почвенно-климатических зонах возделывания.
Следует отметить, что один из факторов, снижающих генетическое разнообразие ресурсов биосферы, — широкое распространение немногих сортов сельскохозяйственных культур. Так, лишь около 15 линий кукурузы входят в состав перспективных и районированных гибридов и сортов, которые, в свою очередь, занимают 50 % и более посевных площадей.
В последние годы в нашей стране наблюдается спад сельскохозяйственного производства, поэтому одной из актуальных проблем является обеспечение роста показателей (всхожести, силы роста, урожайности), снижение затрат на производство сельскохозяйственной продукции, повышение рентабельности ее производства. Увеличения этих показателей можно добиться путем применения новых высококачественных сортов и с помощью внедрения новейших технологий возделывания культур.
Эффективность сельскохозяйственного производства зависит от множества факторов. Одним из факторов, непосредственно влияющих на урожайность, является качество посевного материала и его подготовка к севу. Это подтверждает тот факт, что, урожайность кукурузы в целом по Краснодарскому краю за последние 5 лет колеблется от 20 до 160 ц/га. Урожайность зерновых культур в стране в среднем за 1995-2000 гг. составила 14,8 ц/га.
В целом по краю посевные площади под кукурузу занимают 80 тыс. га. Из-за нестабильной урожайности сельхозпроизводители недополучают примерно 640 тыс. т. зерна в початках.
Для повышения урожайности сельскохозяйственных культур используются различные способы стимуляции посевного материала, такие как химические (протравливание инсектицидами, пестицидами, растворами неорганических соединений), физико-биологические (обработка активированной водой, омагничивание, озонирование, облучение). Цель предпосевной обработки - улучшение посевных качеств семян, дезинфекция, дезинсекция, повышение урожайности сельскохозяйственных культур.
В настоящее время семена сельскохозяйственных культур перед посевом обрабатывают дорогостоящими химическими веществами. Применение этих веществ часто приводят к ухудшению, а порой и к уничтожению микрофлоры почвы, что со временем может привести к полному разрушению плодородных почв. В тоже время при использовании химических растворов можно повредить зародыш семени, что происходит из-за неравномерности обработки.
Применение физико-биологических методов предпосевной обработки семян эффективно и они все чаще применяются в хозяйствах, но они имеют ряд недостатков: - обработка семенного материала магнитным полем и лазером приводит к изменению генетического кода растения, то есть фактически мы получаем биологический мутант; каким образом это повлияет на жизнь животных и человека, которые будут употреблять эту растительную пищу, можно узнать только через несколько поколений; обработка семян активированной водой требует дополнительных затрат на строительство емкостей, в которых будет происходить обработка, так же надо отметить, что при обработке активированной водой семена разбухают, что затрудняет высев, так как сеялки не рассчитаны на высев разбухших семян, поэтому после обработки требуется сушка зерна; озонирование в целом имеет положительный эффект и не приводит к мутации растений, но из-за того, что промышленные озонаторы имеют большие размеры, дорогостоящие оборудование, дополнительные устройства для подготовки воздуха и специально обученного персонала, многие хозяйства не могут позволить себе иметь озонирующую установку.
Цель работы
Повышение посевных качеств семян кукурузы с помощью эффективных режимов обработки электроозонатором.
Объектом исследования является источник питания, электроозонатор с его параметрами, технологический процесс предпосевной обработки семян кукурузы озоном.
Предмет исследования - зависимости, характеризующие воздействие озона на энергию прорастания, всхожесть, силу роста семян кукурузы; характеристики озонатора; характеристики источника питания.
Задачи исследования
Установить взаимосвязь параметров озоновоздупшой смеси и изменения посевных качеств семян кукурузы.
Определить режимы обработки семян озоновоздушной смесью для повышения энергии прорастания, всхожести и силы роста семян кукурузы.
Разработать математическую модель зависимости частоты электрического резонанса от геометрических параметров озонирующего блока.
Разработать установку для предпосевной обработки семян кукурузы.
Экспериментально подтвердить теоретически полученные расчеты.
Произвести технико-экономическое обоснование применения электроозонирования для стимуляции семян кукурузы перед севом.
Методы исследований. В работе использованы основы теории электротехники, термодинамики, техники высоких напряжений, методика полевого эксперимента, теория планирования эксперимента, методы теории вероятности и математической статистики, программное обеспечение STATISTICA 6.0, Microsoft Office, MathCAD Professional.
Научную новизну работы составляют:
1. Зависимости влияния концентрации озона в озоновоздушной смеси, экспозиции и времени отлежки после обработки на энергию прорастания, всхожесть и силу роста семян кукурузы,
Математическая модель расчета резонансной частоты тока в зависимости от геометрических размеров озоногенерирующего блока.
Режимы обработки при электроозонировании для увеличения энергии прорастания, всхожести и силы роста семян кукурузы.
Новизна способов и технических решений подтверждена тремя патентами РФ.
Практическую значимость работы представляют: результаты математического моделирования, позволяющие обосновать выбор частоты питающего тока генератора озона с целью повышения его коэффициента полезного действия; - результаты математического моделирования и экспериментальных исследований, позволяющих определить концентрацию озона, время обработки и отлежку после обработки семян кукурузы, позволяющих повысить энергию прорастания, всхожесть и силу роста проростков семян кукурузы.
На защиту выносятся следующие основные положения работы: - математическая модель для расчета частоты тока электрического резонанса генератора озона при изменении геометрических размеров озоногенерирующего блока; - зависимости влияния озоновоздушной смеси на энергию прорастания, всхожесть и силу роста семян кукурузы; - математическая модель для определения режимов предпосевной обработки семян кукурузы.
Реализация результатов исследования. Данные, представленные в работе, подтверждены лабораторными исследованиями, сертификатом соответствия аккредитованной учебно-научной испытательной лабораторией (г. Ставрополь) и актами внедрения в технологический процесс предпосевной обработки семян в ГНУ «КЫИИСХ им. П.П. Лукьяненко» и СПК Колхоз-племзавод «Родина» Краснодарского края.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены на ежегодных научных конференциях КубГАУ: «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» в 2002 г., 2003 г., г.; на межвузовской научной конференции факультетов механизации, энергетики и электрификации «Энергосберегающие технологии и процессы в АПК» в Краснодаре, КубГАУ 2003 г.; в АЧГАА г. Зернограде на научной конференции «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» в 2004, гг.; в г. Волгограде, ВГСХА на международной научно-практической конференции «Основы достижения устойчивого развития сельского хозяйства» в 2004 г.; в г. Ставрополе на Российской научно — практической конференции «Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе» 2003, 2005 г.; в Москве на Всероссийской выставке НТТМ 2005 (павильоны ВВЦ).
Обработка сельскохозяйственных культур магнитными полями
Как показал опыт как российских, так и зарубежных исследователей влияния магнитного поля на урожайность сельскохозяйственных культур, данный вид предпосевной обработки семян в некоторых случаях достаточно эффективен. Например, исследования по влиянию магнитного поля на урожайность овса и гороха, проводимые в Ставрополе, показали, что всхожесть повышается на 5,8-8,6%, высота растений - на 3,5-4,7 см, выживаемость всходов на 13,9-17,2%, а урожайность - на 15,3-18,5%. При этом, вегетационный период сокращается на 4-5 дней [97].Обработка семян гречихи и ячменя магнитным полем напряженностью 5 мТл и 8 мТл, проводимая Кутис С.Д. и Кутис Т.Л., привела к повышению урожайности данных культур соответственно на 14% и 21% по сравнению с контролем
Некоторые ученые отмечают зависимость эффекта влияния магнитного поля на увеличение урожайности сельскохозяйственных культур от качества семенного материала. Так, по мнению Гак Е.З., Гуськова М.Ю., Кутис С.Д., Кутис Т.Л., Савельева В.А., при обработке семян овса, ячменя и других зерновых культур магнитная обработка оказывает наибольший эффект при опытах с пониженными посевными качествами семенного материала (травмированные семена, недозрелые, с нарушенной ферментативной системой и т.п.). Обработка семян овса и ячменя при этом повышает полевую всхожесть и силу роста на 8-15%, число продуктивных стеблей и массу колоса - на 16% [60]. Предпосевная обработка семян сои с повышенной влажностью градиентным магнитным полем 400 эрстед, как показали опыты, проведенные Клюка В.И., улучшает их посевные качества на 10-15%, причем наилучшие результаты получены при совместном использовании бактериального препарата Агат-250 и магнитного поля [51].
Наиболее эффективна, по мнению Дмитриева A.M., предпосевная обработка магнитным полем для повышения урожайности льна, овощных культур, картофеля и кукурузы, при этом оптимальная напряженность магнитного поля для зерновых - 7,0-8,5 кА/м [30].
Обработка магнитным полем семян пшеницы, ячменя, овса перед посевом в Агрофизического НИИ (г. Ленинград) позволила в результате увеличить урожайность твердой пшенице на 0,9 ц/га, ячменя - на 2,3 ц/га, овса - на 2,6 ц/га, кукурузы - на 4,2 ц/га. Это стало следствием того, что увеличились: энергия прорастания и всхожесть семян до 115%, масса и размер проростков - до 128%, кустистость - до 137%, число зерен на 3-15%. масса 1000 зерен от 2 до 8% к контролю [98,100].
Опыты, проведенные зарубежными учеными, подтверждают, в ряде случаев, положительный эффект от предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур магнитным полем. Например, в Японии Като своими исследованиями доказал, что воздействие прорастающие семена магнитного поля мощностью 5 кГс увеличивало рост корней проростков по сравнению с контролем на 15% [129].
Следует отметить тот факт, что в ряде случаев наблюдалась зависимость эффективности воздействия магнитного поля на семена от сорта обрабатываемой культуры. Так, Серегина М.Т. и Орлов В.В. выявили влияние сорта на эффективность воздействия магнитного поля на урожайность ячменя и овса. Аналогичные выводы сделали и зарубежные исследователи, так, при обработке сои лучшая реакция на намагничивание была у сорта Ходсон. Причем, содержание белка в семени увеличивается на 0,9-1,9% [133].
Как показали исследования российских и зарубежных ученых [42, 133], эффективность предпосевной обработки семян магнитным полем значительно зависит от температуры, влагообеспеченности, плодородия почв и агротехники их возделывания. Жидаческий Л.И. и Ботнарюк В.Г. отметили снижения урожайности семян сои и других сельскохозяйственных культур при обработке их в градиентном магнитном поле мощностью 50 эрстед, если наблюдались дефицит оптимальных температур и влагообеспеченности [42]. Отмечено отсутствие положительного эффекта при орошении и снижение высоты растений при сильной засухе [133].
Отлежка семян после обработки влияет на эффективность применения магнитного поля. Предпосевная обработка семян кукурузы в градиентном магнитном поле, проводимая в ГНИИСХР, в среднем за три года позволила увеличить урожайность зерна на 10,3-11,9%, причем отлежка семян после обработки дала положительный результат. Так, прибавка урожая от обработки при посеве на второй день в среднем составила 11,8 ц/га, а при посеве на 15-й день - 15,1-13,7 ц/га [29]. По мнению Миндукшева В.Ф. и Моисеевой Т.М., лучшие результаты достигаются при посеве сразу после обработки, а через 7 дней эффективность влияния снижалась на 15%.
Нельзя не отметить и тот факт, что были получены результаты об отсутствии положительного влияния на урожайность сельскохозяйственных культур. Так, опыты Стаканова Ф.С. и Бурдужан В.Н. позволили сделать вывод об отсутствии видимого положительного эффекта при обработке семян фасоли магнитным полем напряженностью 200 эрстед без отлежи в условиях Нечерноземья. Наблюдалось незначительное увеличение массы 100 семян, что не позволило получить существенную прибавку урожая [107].
Магнитное поле может оказывать угнетающее воздействие на процесс развития растения. В результате экспериментов, проведенных болгарскими учеными, были получены данные о подавлении процесса синтеза ДНК в клетках растений при воздействии на них магнитным полем с индукцией 2950 Тесла при четырех уровнях экспозиции (от 15 мин до 60 мин с интервалом в 15 мин). Причем, было установлено, что чем больше экспозиция, тем меньше синтез ДНК в клетках растений [124]. Подавление процесса синтеза белка в данном случае может быть следствием чрезмерно большой величины экспозиции. Таким образом, проведенные исследования не позволяют однозначно говорить о высокой эффективности использования предпосевной обработки магнитным полем для повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Даже при положительных результатах большое влияние на результат оказывали не только биологические особенности культуры, но и ее сорт, а также природно-климатические условия, уровень плодородия почв, проведения агротехнических мероприятий и др.
Изменение прорастания семян кукурузы при воздействии озоновоздушной смеси
Явление резонанса в электрических цепях весьма широко используется в современной электротехнике и, особенно в технике высокой частоты. Генераторы высокой частоты, применяемые в радиотехнике, содержат в себе в качестве основного элемента колебательный контур, колебания тока и напряжения в котором происходят с резонансной частотой или с частотой, весьма близкой к резонансной. Антенны передающих и приемных радиостанций вместе с включенными в их цепь катушками или конденсаторами также представляют собой колебательные контуры. Электрический резонанс молено так же использовать и в электроозонаторах, например, прибегая к эффекту резонансной частоты. Подбор резонансной частоты позволит вводить в резонанс электроозонаторы любых размеров и, как следствие, повышать их КПД и производительность. Эта проблема актуальна, так: как КПД генераторов озона очень мал (до 10%). Резонанс в контуре наступает при совпадении входного тока и напряжения по фазе, при этом емкостная и индуктивная составляющая равны между собой. Это говорит о том, что резонанса можно достичь, подобрав емкость или индуктивность. Но емкость и индуктивность, как известно, зависят от геометрических размеров, однако конструкция озонирующего блока не всегда позволяет варьировать размером диэлектрических пластин и воздушного зазора. Подбор емкости усложняется также и тем, что озонатор работает на напряжениях от 7 до 10 кВ. Трансформатор с небольшим изменением индуктивности при таких напряжениях значительно увеличивается в размерах, что нежелательно, так как снижается мобильность установки.
Одним из выходов из этого положения, как было сказано выше, является подбор частоты, при которой ток и напряжение совпали бы по фазе. Это позволит добиваться эффекта резонанса без существенного изменения конструкции устройства. Современная радиоэлектроника позволяет собрать генератор частоты небольшого размера, который без труда можно установить в блок управления генератора озона. Подбор частоты в зависимости от размеров разрядного устройства и трансформатора позволит без проведения специальных злеісгрических измерений рассчитывать частоту резонанса. Частоту резонанса можно будет рассчитать, зная размеры диэлектрических барьеров, воздушного промежутка и паспортных данных трансформатора. Этот расчет позволит уменьшить затраты энергии обыкновенного пользователя. Это является актуальным вопросом, так как электроозонаторы в последнее время находят применение в быту и сельском хозяйстве. Для того, что бы исследовать явление резонанса в озонаторе, необходимо рассмотреть электрическую схему устройства (рисунок 2.2): где R] - активное сопротивление рассеяния первичной обмотки трансформатора; R;2 - приведенное активное сопротивление рассеяния вторичной обмотки трансформатора; Rm - активная сопротивление рассеяния контура намагничивания; L] - индуктивность рассеяния первичной обмотки трансформатора; l/2 - приведенная индуктивность рассеяния вторичной обмотки трансформатора; L3 - индуктивность рассеяния контура намагничивания; Сб — емкость барьеров пластинчатого озонатора; С,- - емкость газового промежутка электроозонатора; Rr — активная составляющая газового промежутка электроозонатора; u(t) - напряжение питающей сети.
Активное сопротивление газового промежутка изображено пунктирной линией (рисунок 2.2), потому что оно появляется в момент зажигания разряда. Для проведения расчетов схема замещения электроозонатора преобразуется в эквивалентную электрическую схему: где г, =Л, + jcoLx - комплекс полного сопротивления первичной обмотки трансформатора; z2 = R 2 + jmL - комплекс полного сопротивления вторичной обмотки трансформатора; zm =Rltt+ja Lm - комплекс полного сопротивления эквивалентные контура намагничивания; z, =-j аСг_ соСа сопротивления газового промежутка и диэлектрических барьеров озонирующего блока генератора озона; I},I2iI3 - комплексные токи в электрических ветвях эквивалентной схемы замещения; U 3, U a, U г — падение напряжения на вторичной обмотке трансформатора, на барьерах электроозонотора и в газовом промежутке; U - напряжение питающей сети в комплексном выражении.
Методика определения концентрации озона с помощью газоанализатора «Озон - 4»
Принцип действия диэлькометрического газоанализатора основан на изменении диэлектрической проницаемости газовой смеси, значение которой зависит от массовой концентрации озона. Метод измерения - относительный. Газоанализатор измеряет разность диэлектрических проницаемостей опорной (без озона) и анализируемой газовой смеси. Конструктивно газоанализатор состоит из блока измерений и прибора, регистрирующего изменения, происходящие в газовой смеси. Структурная схема газоанализатора изображена на рисунке 3.2. Анализируемый газ через штуцер «вход газа» поступает в газовый тракт прибора, где с помощью фильтра очищается от механических примесей и редуцируется на дросселе до давления 60-80 миллиметров водяного столба (мм вод. ст.). Затем газ разделяется на два потока: анализируемый и опорный, поочередно проходящий через емкостный преобразователь. Управление потоками осуществляется электромагнитными клапанами «озон», «воздух». Опорный поток газа приготавливается путем прохождения газа через ячейку подготовки опорного газа, в которой происходит термокаталитическое разложение озона на нагретой платиновой спирали. С выхода емкостного преобразователя газ может сбрасываться в дренажную систему (при условии отсутствия у нее избыточного давления), либо поступать в ячейку разложения озона, заполненную гопкалитом, выполняющим роль катализатора разложения озона. С выхода ячейки разложения озона газ выбрасывается в атмосферу. При этом концентрация озона в районе установки газоанализатора не превышает санитарных норм 0,0001 г/м3. Переменная прохождения газа через емкостный преобразователь вызывает изменение его электрической емкости, а следовательно, и частоты генератора, в частотозадающии контур которого включен емкостный преобразователь. Частотный сигнал генератора формирователем преобразовывается в последовательность импульсов, поступающих на один из входов смесителя, на второй вход которого подаются импульсы тактового генератора. Разностная частота с выхода смесителя подается на счетный вход двоичного реверсивного счетчика, фиксирующего приращение частоты генератора пропорционально концентрации озона.
При прохождении через емкостный датчик опорного газа (открыт клапан «воздух») частота следования импульсов с выхода смесителя имеет значение: где Fo - частота следования импульсов при прохождении через преобразователь опорного (не содержащего озона) газа, Гц; f0 - частота генератора, Гц; f [- - частота тактового генератора, Гц. По сигналу блока управления двоичный реверсивный счетчик приводится в режим суммирования, при котором в нем суммируются импульсы частоты Fo за время tC4. По окончании времени суммирования в реверсивном счетчике зафиксируются в двоичном коде число импульсов где No - число импульсов, зафиксированное в двоичном реверсивном счетчике при прохождении через преобразователь опорного газа; tC4 — время счета реверсивного счетчика в режиме суммирования, с. Затем блок управления закрывает клапан «воздух» и открывает клапан «озон». Частота генератора изменяется на величину Af, пропорциональную концентрации озона в анализируемом газе. С выхода смесителя на реверсивный счетчик начинают поступать импульсы частотой: где F] - частота с выхода смесителя при прохождении через преобразователь анализируемого газа. Блок управления переводит двоичный счетчик в режим вычитания, и за время tC4 из его содержимого вычитаются количества импульсов: где Ni - число импульсов, зафиксированное в двоичном реверсивном счетчике при прохождении через преобразователь анализируемого газа. В результате на информационных выходах реверсивного счетчика зафиксируется код, соответствующий числу импульсов AN, равный: Количество импульсов AN пропорционально приращению частоты, а, следовательно, и концентрации озона в анализируемом газе. Импульсом «запись», поступающим из блока управления, значение, когда AN переписывается в триггеры памяти, с выходов которых оно поступает на цифроаналоговый преобразователь, где преобразуется в аналоговый сигнал 0-50 мВ постоянного тока, фиксируемый на диаграмме автоматического потенциометра для преобразования значения AN в цифровые значения. Блок управления вырабатывает сигнал перезапись, по которому двоичный реверсивный счетчик переводится в режим вычитания, а трехразрядный двоично-десятиричный счетчик - в режим заполнения. Подаваемыми на них импульсами с выхода смесителя производится перезапись кода из двоичного счетчика в двоично-десятиричный до тех пор, пока на информационных выходах двоичного реверсивного счетчика не установится нулевой код, запрещающий прохождение импульсов на счетчики. Значение кода AN, записанное в счетчике в двоично-десятиричном коде, преобразуется дешифратором в семисегментный код, отображаемый на жидкокристаллическом индикаторе как измеряемая концентрация озона. Поскольку установление частоты генератора происходит только после замещения опорного газа в анализируемом преобразователе (или наоборот), перевод двоичного реверсивного счетчика в режим суммирования (вычитания) производиться через две-три секунды после переключения клапанов. Время счета выбирается таким, чтобы число импульсов AN, фиксируемое трехразрядным двоично-десятиричным счетчиком, в точности равнялось измеряемой концентрации озона. Перезапись кодов в счетчиках производится в момент продувки преобразователя опорным газом. Юстировка газоанализатора осуществляется изменением времени счета двоичного реверсивного счетчика.
Определение влияния изучаемых факторов на силу роста проростков семян кукурузы
Построенные нами модели требуют проверки, для того, что бы убедиться в их правильности и достоверности данных, полученных с их помощью. Для проверки адекватности (или неадекватности) построенной модели, была рассчитана статистика Дарбина-Уотсона. Расчет производился с помощью программы «STATISTICA 6.0». Из полученных данных таблицы 3.3 видно, что модель адекватна. О достаточной адекватности модели говорят и построенные графики зависимости наблюдаемых значений и остатков (рисунок 3.7), наблюдаемых и предсказанных значений (рисунок 3.8). Следовательно, с её помощью можно строить достаточно надёжные выводы о зависимости между Х-переменными и Y в рамках использованных величин. Так как нас интересует, в какой мере каждая из Х-переменных влияет на Y, при условии, что все остальные Х-переменные продолжают «вести себя естественным образом», сравниваем по очереди абсолютные значения коэффициентов частной корреляции между Y и каждой из Х-переменных. Полученный результат говорит о том, что взаимодействие переменных времени обработки и отлежки, концентрации и отлежки, оказывают на их меньшее, по сравнению с другими факторами, влияние на энергию прорастания. Для всех остальных переменных проверка адекватности проводится аналогично. Проведенная проверка показала, что все модели адекватны. Статистика Дарбина-Уотсона и графики для переменных всхожесть и сила роста представлены в приложении. 1. Полученные результаты позволяют определить режимные области электроозонирования семян кукурузы для повышения энергии прорастания, всхожести и силы роста. 2.
Проведен статистический анализ экспериментальных данных и построены плоскости влияния озона на энергию прорастания, всхожесть и силу роста посевного материала кукурузы сорта Т 22 MB. Полученная формула резонансной частоты для разрядного промежутка позволяет рассчитать частоту, при которой ток, проходящий через разрядный промежуток, достигнет максимального значения, не вызывая изменений в питающей сети. Полученное выражение позволяет рассчитать резонансную частоту в зависимости от размеров озонирующего блока. Для получения конкретного значения частоты, на которой генератор озона войдет в резонанс, нам необходимо знать лишь напряжение на выходе трансформатора (указывается в паспорте трансформатора), ток, подаваемый на озонирующий блок, и конструктивные параметры озонирующего блока. Используя компьютерную программу «MathCAD 2001», была составлена математическая модель для расчета резонансной частоты, которая представлена на рисунке 4.1. Из графика видно, что при частоте питающего сигнала 0,86 кГц, ток на разрядном промежутке возрастает до 10 млА. Это притом, что при стандартной частоте 50 Гц он составляет 50 мкА. Таки образом, мощность разрядного устройства возрастает в 1000 раз, следовательно, возрастет производительность генератора озона. Так же из графика видно, что при увеличении частоты более 0,86 кГц, ток на озонирующем блоке снижается, следовательно, дальнейшее увеличение частоты не целесообразно. Надо отметить, что при изменении конструктивных параметров озонирующего блока, зависимость тока от частоты тоже изменяется, что показано на рисунке 4.3. Данный график построен при следующих значениях конструкции генерирующего блока: - диэлектрические барьеры: А11=0,1 м2, А12=0,08 м2, А13=0,06 м2 (А - площадь диэлектрического барьера, при толщине 3 мм) - воздушный промежуток: А21=0,1 м , А22=0,08 м , А23=0,06 м (А - площадь воздушного зазора, при его ширине 3 мм) Необходимо отметить, что при изменении размеров разрядного устройства изменяется его емкость. Созданная нами математическая модель учитывает это изменение. При выполнении расчета видна следующая зависимость - при увеличении размеров разрядного устройства его емкость увеличивается. Так, при площади диэлектрических барьеров и воздушного промежутка 0,08 м2, емкость барьеров составляет 5,33 10"8 Ф, а емкость воздушного промежутка - 2ДЗ 10 6 Ф. При увеличении площади до ОД м2 емкость барьерного промежутка становится равной 6,67 10" Ф, а емкость воздушного промежутка возрастает до 2,67 10 6 Ф. Из графика видно, что при уменьшении площади диэлектрических барьеров и воздушного промежутка, токовый максимум сдвигается в сторону увеличения частоты. Так, при площади диэлектриков 0,1 м , резонансная частота имеет значение 860 Гц, а при уменьшении геометрических размеров диэлектрического промежутка до 0,06 м , она возрастает до 1120 Гц. Надо отметить, что при изменении геометрических размеров разрядного устройства и, как следствия, частоты, максимальное значение тока не изменяется. Так, из графика видно, что максимальное значение тока во всех рассмотренных случаях равняется 10 млА. Напряжение на разрядном устройстве так же изменяется в зависимости от частоты. Эта зависимость представлена на рисунке 4.4. Анализируя график, можно сказать, что на частотах до 300 Гц напряжение практически не изменяется и составляет номинальное напряжение трансформатора на высокой стороне 10000 В, При дальнейшем увеличении частоты напряжение постепенно нарастает и при частоте 680 Гц достигает максимального значения 11000 В. Увеличение частоты в последствии приводит к снижению напряжения. Так, при минимальном значении напряжения 500 В значение частоты составляет 940 Гц. Последующее увеличение частоты приводит к постепенному увеличению напряжения до 7000 В и дальнейшей его стабилизации. Кривая напряжения на входе в озонирующий блок, помимо частоты, зависит еще и от изменения геометрических параметров газоразрядного устройства. Зависимость кривой напряжения от частоты при изменении конструкционных параметров газоразрядного устройства приведена на рисунке 4.5. Геометрические параметры устройства изменялись аналогично параметрам для расчета изменения тока (для графика 4.3). Уменьшение конструктивных параметров ведет к увеличению значения напряжения. Так, при площади диэлектрических барьеров ОД м , максимальное значение напряжения составляет 11000 В. Причем, при уменьшении площади диэлектрика до 0,08 м2, напряжение возрастает и его максимальное значение составляет 11700 В. Необходимо отметить, что максимального значения напряжение достигает в первом случае (0,1 м2) при частоте 680 Следует подчеркнуть, что при частотах свыше 2200 Гц, напряжение во всех рассмотренных случаях, стабилизируется и составляет 7000 В. Возможности разработанной программы не ограничиваются построением графиков. Для получения более наглядной картины программа может построить плоскости заданных зависимостей. На рисунке 4.6 представлена плоскость изменения значений тока при изменении значений частоты и сопротивления вторичной обмотки трансформатора.
