EXPERIMENTAL SUBSTANTIATION OF THE STIMULATION PAMETERS OF THE GRAIN CONVECTIVE DRYING BY RF-RADIATION

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The target of the study was to determine the possibility of reducing the general energy intensity of convective grain drying in industrial installations, such as mine and drum dryers, with a capacity ranging from 2 to 50 tonnes per hour, by using small amounts of microwave energy before filling the product into the drying chamber. The experiments were performed in 2024 at the Russian State Agrarian University – Moscow Timiryazev Agricultural Academy. The subject of the research was an experimental unit that combined the effects of microwave radiation and convective heat on the product, with the criterion for energy efficiency being energy consumption per unit time. Wheat and rye seeds with different thicknesses were used as products, placed in "transparent" containers for both microwave and convection drying. The trays were placed on a conveyor belt and moved through a microwave chamber using an electric motor. The microwave energy was supplied to the chamber from two sides, from two magnetron sources that operated in pulsed mode and in antiphase. After passing through the microwave chamber, the trays moved to a convection drying chamber, where warm air was blown onto the product from below. This process simulated the convective drying process used in industrial drying facilities. In the first set of experiments, we used a product with a weight of 3 kg and a humidity range of 28–32 %. The product was placed in the convection drying chamber and dried to a moisture content of 12 %. This moisture content corresponds to the requirements for grain storage according to GOST. To determine the energy consumption for drying, we conducted a series of experiments. During these experiments, we adjusted the power of the heating element, which was set at 5 kW. Then, the drying time and energy intensity of the process were determined. The results ranged from 8.5 to 9.5 kW per hour per kilogram of moisture evaporated. In a subsequent series of experiments, the same amount of grain was first exposed to microwave radiation at a level of 1–5 % convective heat energy. The tray with the product was then moved on a conveyor belt to a convective drying chamber, where it was dried to a moisture content of 12 %. Based on the calculated weight reduction of the product during drying, total energy consumption ranged from 6.8 to 7.8 kWh per kilogram of moisture evaporation when adding 1 % microwave power to the drying process. This value ranged from 6.2 to 7.0 kWh at 5 %, resulting in an average reduction in energy use of 19–27 %. These findings indicate the potential for using low-intensity microwave radiation in industrial grain dryers.

About the authors

E. A. Chetverikov

Russian State Agrarian University – Moscow Timiryazev Agricultural Academy

Email: e.chetverikov@rgau-msha.ru
127434, Moskva, ul. Timiryazevskaya, 49

A. G. Arzhenovsky

Russian State Agrarian University – Moscow Timiryazev Agricultural Academy

127434, Moskva, ul. Timiryazevskaya, 49

E. A. Shabaev

Russian State Agrarian University – Moscow Timiryazev Agricultural Academy

127434, Moskva, ul. Timiryazevskaya, 49

V. N. Belenov

Russian State Agrarian University – Moscow Timiryazev Agricultural Academy

127434, Moskva, ul. Timiryazevskaya, 49

References

  1. Improving the efficiency of convective grain drying by using low-intensity RF radiation / A. V. Volgin, V. A. Kargin, E. A. Chetverikov, et al. // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2022. Vol. 954. 012017. URL: (дата обращения: 03.02.2025). https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755–1315/954/1/012017. doi: 10.1088/1755-1315/954/1/012017.
  2. Четвериков Е. А., Лягина Л. А., Моисеев А. П. Микроволновое и инфракрасное излучение в технологиях сушки продукции растительного происхождения: монография. Саратов: Амирит, 2016. 186 с.
  3. Математическая модель процесса комбинированной сушки товарного зерна в установках конвейерного типа / Е. А. Четвериков, К. М. Усанов, А. В. Волгин и др. // Аграрный научный журнал. 2023. № 12. С. 171–176.
  4. Технологическое обоснование сушки зерна аэрированием / И. Н. Аммосов, Ю. Ж. Дондоков, В. М. Дринча и др. // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. 2024. № 6 (78). С. 399–412. doi: 10.32786/2071-9485-2024-06-44.
  5. Лобачевский Я. П., Ценч Ю. С. Принципы формирования систем машин и технологий для комплексной механизации и автоматизации технологических процессов в растениеводстве. Сельскохозяйственные машины и технологии. 2022. Т. 16. № 4. С. 4–12.
  6. Будников Д. А. Система управления экспериментальной установкой электрофизического воздействия на зерно // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2022. Т. 17. № 2 (66). С. 59–67. doi: 10.12737/2073-0462-2022-57-63.
  7. Дринча В. М., Ценч Ю. С. Эволюция зерно-семяочистительной техники в России. Сельскохозяйственные машины и технологии. 2021. Т. 15. № 1. С. 24–33.
  8. Загоруйко М. Г., Башмаков И. А. Интенсификация теплообмена в каналах подачи агента сушки // Аграрный научный журнал. 2024. № 7. С. 105–109. doi: 10.28983/asj.y2024i7pp105-109.
  9. Васильев А. А., Тихомиров Д. А., Васильев А. Н. Исследование на компьютерной модели влияния элементов конструкции и влажности зерна на добротность СВЧ-конвективной зоны // Агроинженерия. 2024. Т. 26. № 1. С. 73–79. doi: 10.26897/2687-1149-2024-1-73-79.
  10. Щетинин М. П., Урманов А. И. Моделирование и математическая обработка результатов опытов по сушке семян рапса // Ползуновский вестник. 2023. № 2. С. 131–135. doi: 10.25712/ASTU.2072-8921.2023.02.017.
  11. Исаев А. В., Бастрон А. В., Яхонтова B. С. Исследование влияния степени неравномерности нагрева семян рапса в ЭМП СВЧ на их энергию прорастания и всхожесть // Вестник Красноярского ГАУ. 2016. № 4. С. 131–137.
  12. Разработка мобильной зерносушилки и обоснование ее конструктивно-режимных параметров / Д. Ю. Данилов, С. С. Казаков, Е. А. Криштанов и др. // Аграрная наука. 2022. № 11. С. 122–127. doi: 10.32634/0869-8155-2022-364-11-122-127.
  13. Особенности процесса сушки зерна пшеницы в элементарном слое / Г. В. Карпенко, В. И. Курдюмов, А. А. Павлушин и др. // Пермский аграрный вестник. 2021. № 4(36). С. 4–13. doi: 10.47737/2307-2873_2021_36_4.
  14. Голубкович А. В., Павлов С. А. Оптимизация сушки зерна при осциллирующем режиме // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2014. № 1. С. 10–13.
  15. Drincha V. M., Tsench Yu. S. Fundamentals and prospects for the technologies development for post-harvest grain processing and seed preparation. // Agricultural Machinery and Technologies. 2020. Т. 14. № 4. С. 17–25.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».