Математическая модель влаго- и токопереноса через стенку стебля в процессе электроосмотического обезвоживания растительных материалов

Аннотация

Актуальной задачей заготовки кормовых трав является сохранение питательных веществ в заготавливаемом корме и снижение затрат на его получение. Эффективным средством достижения указанной задачи являются процессы электротехнологии, рабочий орган которой – сильные электрические поля. В таких электротехнологических процессах, как электроосмос и электроплазмолиз растительный материал является элементом электрической цепи, электрофизические свойства объекта обработки в которой целесообразно моделировать электрической эквивалентной схемой замещения. Элементы, конфигурация схемы замещения и основные направления повышения энергоэффективности электротехнологических процессов могут быть обоснованы на основании анализа физических процессов в стенке стебля кормовых трав. Цель – установление аналитической связи между скоростью влагопереноса и электрическим током через стенку стебля растительной ткани для реализации в электротехнологических процессах сельскохозяйственного назначения. Объектом является стенка стебля кормовых трав (Костер безостый (Brómus). Использованы основные положения теории электротехнологии, биофизики, электрохимической кинетики, ионного обмена, электрохимических цепей переменного тока. Математическая модель устанавливает взаимосвязь  между процессом влагопереноса через растительную ткань в поперечном направлении при воздействии на нее электрического тока. Рассмотрены стадии переноса тока и влаги через стенку стебля на примере произвольно выделенной в массе травы стенки стебля с учетом сделанных допущений и предполагаемого распределения электрических потенциалов на межфазной границе. Установлены роль и место технологической составляющей тока через стенку растительной ткани. Совокупность полученных уравнений, отображающих процесс влагопереноса через растительную ткань в поперечном направлении при воздействии на нее электрического тока и определяет предпосылки для синтеза схемы замещения. Установлены пути повышения технологической составляющей тока. Повышение эффективности электротехнологических процессов при обработке растительных материалов (в частности, электроосмотическое обезвоживание) следует рассматривать как процесс увеличения доли технологической составляющей «прямого» тока в общем токе и уменьшения его термического действия.