Электрическая эквивалентная схема замещения стенки стебля растительных материалов в процессах электроосмотического обезвоживания

Аннотация

Повышение энергоэффективности процессов электроосмотического обезвоживания растительных материалов, их электроискровой и электроимпульсной обработки, электроплазмолиза требует обоснования основных направлений уменьшения нерациональных затрат энергии, не приводящих к достижению желаемых результатов перечисленных электротехнологий. В этом случае растительный материал выступает в качестве элемента электрической цепи, моделирование электрических свойств которого невозможно без анализа его электрической эквивалентной схемы замещения. Целью является синтез электрической эквивалентной схемы замещения стенки стебля кормовых и других трав. Использованы основные положения теории электрохимической кинетики, биофизики, мембранных процессов, теоретических основ электротехники. Разработанная схема замещения стенки стебля состоит из двух параллельных ветвей («прямой» и «обратной»), каждая из которых функционирует только в один из полупериодов синусоидального напряжения. Раздельная во времени работа ветвей схемы замещения обеспечивается включением в каждую из них идеального диода. Ток, протекающий через стенку стебля, представляет собой сумму «прямого» и «обратного» токов. Значение «прямого» тока определено концентрацией токоопределяющего иона на внутренней поверхности стенки стебля, «обратного» – на внешней. Каждый из этих токов, в свою очередь, состоит из тока переноса и тока сквозной проводимости. Нагрев растительной ткани кормовых трав в основном определяется величиной тока сквозной проводимости, который с увеличением частоты электромагнитных колебаний возрастает. Технологическое действие электрического тока обусловлено током переноса в «прямом» направлении, причем скорость переноса влаги пропорциональна мгновенному его значению. Технологический эффект снижается с увеличением «обратного» тока и тока сквозной проводимости. Построенная схема замещения отражает наличие трех потенциальных барьеров у стенки стебля: двух граничных, представленных сопротивлением границы раздела фаз «стенка стебля-электролит», и одного внутреннего, представленного непосредственно сопротивлением стенки стебля.