WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

В плане развития научной гипотезы разработана активная электрическая схема замещения прорастающей луковицы полифункциональных растений. Схема составлена на основе известных схем замещения и отражает, в отличие от существующих, внутреннюю энергетику растения, что позволяет качественно оценить процессы, происходящие не в отдельной ткани, а во всем растении. Зарядка субстрата и посадочного материала позволяет сообщать растению дополнительную разность потенциалов, что оказывает влияние на его внутреннюю энергетику и способствует реализации потенциальных возможностей.

С позиции наименьших энергозатрат, наиболее целесообразной видится выгонка мелколуковичных растений: крокусов и тюльпанов. Данные растения отличают небольшая длительность выгонки, относительно невысокие температуры воздуха в этот период.

Третья глава «Программа и методика экспериментальных исследований» посвящена выбору и обоснованию методов экспериментальных исследований и описанию разработанных для этого устройств. Программой экспериментов предусматривалось подтверждение сформулированной рабочей гипотезы – определение оптимальных режимов электрообработки субстрата и посадочного материала, обоснование конструктивных параметров устройства для его реализации.

Программа экспериментальных исследований включала в себя разработку лабораторных установок и методик исследований. Методика включала в себя проведение однофакторных постановочных экспериментов и многофакторных экспериментов (с привлечением методики активного планирования) для определения оптимальных режимов электровоздействия.

В экспериментальных исследованиях был задействован минеральный субстрат клиноптилолит Закарпатского месторождения при выращивании крокусов сорта «Стелла» и тюльпанов сорта «Патриот». В качестве отклика растений на электрообработку определяли полученную цветочную биомассу, высоту бокала и цветоноса. Высота цветоноса и высота бокала фиксировались каждый день, цветочная биомасса – в день срезки. Выгонка осуществлялась в течение 15 суток и для тюльпанов, и для крокусов. Для определения параметров корнеобитаемой среды исследовались электропроводность, активность ионов и ионный состав системы «субстрат - раствор».

Размер выборки составил 50 луковиц; опыты проводились в четырехкратной повторности; использовались принципы рандомизации, что обеспечивало достаточную точность опыта. Полученную биомассу определяли на весах типа ВЛКТ-500г-м с ценой деления 100 мг. Выгонка осуществлялась в вегетационных теплицах при контролируемых параметрах микроклимата воздушной и корнеобитаемой среды. Приготовление питательного раствора осуществлялось в специализированном растворном узле.

Экологическая чистота биомассы оценивалась по содержанию нитратов, пестицидов, радионуклидов 90Sr и 137Cs, тяжелых металлов.

Эффективность электрообработки посадочного материала и субстрата оценивалась по методике, разработанной с учетом качества и эффективности реализации получаемой продукции. Методика подразумевает последовательное определение следующих коэффициентов: качества продукции, реализации продукции, энергетической эффективности выращивания полифункциональных растений (таблица 1).

В четвертой главе «Определение рациональных режимов электрообработки посадочного материала и субстрата» изложено следующее. Установлено, что различия между вольт-амперными характеристиками системы электродов «иглы на стержнях - плоскость» при наличии и при отсутствии монослоя посадочного материала и субстрата несущественны (рисунок 3). Следовательно, протекание технологического процесса существенным образом не изменяется, и для обработки посадочного материала и субстрата может быть использована разработанная система электродов без коррекции ранее определенных конструктивных параметров: расстояние между стержнями 25 мм; расстояние между иглами 30 мм; длина игл 15 мм (шахматное расположение игл); межэлектродное расстояние 100 мм.

Методика оценки эффективности электрообработки

посадочного материала и субстрата

Таблица 1

Наименование

и условное обозначение

Расчетная формула

Примечание

Коэффициент качества продукции Кк

Кк= Кпэ1 Кпэ2 1

-

Производственно-экологический коэффициент первого рода Кпэ1

Кпэ1 = k1k2k3…kn 1

k1…kn – частные производственно-экологические коэффициенты отдельного класса экотоксикантов

Производственно-экологический коэффициент второго рода Кпэ2

Кпэ2 = С1С2С3…Сn 1

С1…Сn – частные производственные коэффициенты второго рода

Коэффициент реализации продукции Кр

Кр = Кл Кп Кк Кц

-

Коэффициент, учитывающий использование продукции для изготовления лекарственных средств Кл

Кл = mл/mл|

mл, mл|– биомасса органов растений, использующаяся в фармакологии в предложенном и базовом варианте соответственно

Коэффициент, учитывающий использование продукции для приготовления пищи Кп

Кп = mп/mп|

mл, mл|– биомасса органов растений, использующаяся для приготовления пищи в предложенном и базовом варианте соответственно

Коэффициент, учитывающий использование продукции для изготовления пищевых красителей Кк

Кк = mк/mк|

mл, mл|– биомасса органов растений, использующаяся для изготовления пищевых красителей в предложенном и базовом варианте соответственно

Коэффициент, учитывающий использование продукции в декоративных целях (на срез) Кц

Кц = Lцв Lбок kс

Lцв – высота цветоноса; Lбок – высота бокала; kс – коэффициент, учитывающий длительность хранения цветов

Коэффициент энергетической эффективности выращивания Кэв

Кэв=Евср/Е0=(Икfср)/E0

Евср – энергосодержание продукции, кДж/м2; Ик - урожайность, кг/м2; fср - коэффициент энергосодержания в единице продукции, кДж/кг; E0 - затраты энергии на возделывание и уборку полифункциональных выгоночных растений, кДж/м2

При обработке в поле отрицательного униполярного коронного разряда частицы посадочного материала и субстрата электризуются, то есть приобретают отрицательный заряд (к > 0). При комбинированной зарядке на некоронирующем электроде заряд частиц уменьшается незначительно по сравнению с ионной зарядкой (к 1). Электрический заряд, который получают посадочный материал и субстрат, не превышает значений заряда, апробированных в ранее выполненных исследованиях. Следовательно, возможность угнетения растений исключается (рисунок 4).

Электрообработка субстрата приводит к изменению параметров системы «субстрат - раствор»: наблюдается повышение активности ионов и электропроводности, что создает условия для активного минерального питания растений (рисунок 5).

На основании экспериментов, проведенных по методике активного планирования, получены уравнения регрессии, адекватно описывающие отклик растений на электрообработку посадочного материала и субстрата (при изменении времени обработки субстрата в пределах 5 – 9 с, и времени обработки посадочного материала в пределах 2 – 4 с):

для тюльпанов

высота цветоноса y – 36,14 = –2,23x12 – 2,91x22; (5)

высота бокала y – 4,10 = –0,25x12 – 0,33x22; (6)

цветочная биомасса y – 12,96 = –1,12x12 – 1,14x22; (7)

для крокусов

высота цветоноса y – 12,30 = –0,82x12 – 1,05x22; (8)

высота бокала y – 3,88 = –0,23x12 – 0,25x22; (9)

цветочная биомасса y – 8,52 = –0,68x12 – 0,77x22; (10)

где х1, х2 - продолжительность обработки посадочного материала и субстрата соответственно.

Рисунок 4 – Изменение электрического заряда луковиц крокуса

в межэлектродном пространстве: а – у=0,5 см; б – у=5 см

Рисунок 5 - Влияние режима электрообработки субстрата

на электропроводность системы «субстрат - раствор»

Полученные уравнения регрессии позволили определить оптимальный режим электрообработки: напряжение, подаваемое на электроды, составило 30 кВ; напряженность поля коронного разряда 300 кВ/м; ток короны 125 мкА; плотность тока короны 1,9 мА/м2; время воздействия на посадочный материал 3 с, время воздействия на субстрат 7 с.

Сравнение данного режима с известными режимами электрообработки показало, что при этом режиме наблюдается наибольший положительный отклик растений: увеличение высоты цветоноса, высоты бокала и цветочной биомассы (рисунки 6, 7, 8).

Рис. 6. Изменение высоты бокала крокусов

(с нарастающим итогом): 1 - обработка посадочного материала

и субстрата; 2 - обработка субстрата; 3 - обработка

посадочного материала

Рисунок 7 – Относительное изменение цветочной биомассы

крокусов: 1 - обработка посадочного материала и субстрата;

2 - обработка субстрата; 3 - обработка посадочного материала;

4 - без обработки (контроль)

Рисунок 8 – Изменение высоты цветоноса тюльпанов

(с нарастающим итогом): 1 - обработка посадочного материала

и субстрата; 2 - обработка субстрата; 3 - обработка

посадочного материала

В пятой главе «Разработка технологических элементов производства полифункциональных растений с использованием электрообработки посадочного материала и субстрата» представлена разработанная технология, включающая в себя операцию электрообработки субстрата и посадочного материала в производственный цикл гидропонного выращивания полифункциональных растений (рисунок 9). Для осуществления операции по электрообработке посадочного материала и субстрата разработана установка, в которой реализована обработка частиц субстрата в горизонтальной и вертикальной электродных системах, а также обработка посадочного материала в горизонтальной электродной системе.

Производственные испытания, проведенные в ангарной теплице ОАО «Тепличный», показали более высокую технико-экономическую эффективность предлагаемого варианта выращивания полифункциональных растений по сравнению с базовым. В опытном варианте выход биомассы увеличивается на 10 – 15%, за счет чего снижается энергоемкость единицы продукции на 0,25 – 0,27 МДж/т, увеличивается энергетическая эффективность на 12 - 14%; годовой экономический эффект в расчете на стандартную ангарную теплицу с объемом выращивания продукции 44,8 т/год составляет 380 тыс. руб.

Оценка эффективности электрообработки посадочного материала и субстрата при выращивании полифункциональных растений позволила установить, что в предлагаемом варианте повышается продуктивность растений при сохранении биологической полноценности, обеспечении экологической чистоты и увеличении сроков хранения продукции.

Сравнительная энергетическая оценка предлагаемой и исходной технологий позволяет констатировать, что в опытном варианте уменьшаются энергозатраты на единицу продукции, увелиивается энергосодержание продукции; энергетическая эффективность повышается на 15%.

Оценка эффективности выращивания полифункциональных растений показала, что в предлагаемом варианте имеет место повышение продуктивности растений при сохранении биологической полноценности, экологической чистоты и сроков хранения продукции. Энергетическая эффективность в предлагаемом варианте на 12…14% выше, чем в варианте без электрообработки посадочного материала и субстрата.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Повышение эффективности гидропонных технологий может быть достигнуто путем увеличения продуктивности растений. Электрообработка посадочного материала и субстрата создает необходимые условия для реализации растениями своих потенциальных возможностей, однако способы и технические средства для ее реализации разработаны недостаточно.

2. Установленные закономерности изменения заряда частиц посадочного материала и субстрата в межэлектродном пространстве позволяют определять электрический заряд, получаемый частицами материала в рабочей зоне электродной системы «иглы на стержнях - плоскость» со следующими конструктивными параметрами: расстояние между стержнями - 25 мм; расстояние между иглами - 30 мм; длина игл - 15 мм (шахматное расположение игл), межэлектродное расстояние - 100 мм.

3. Полученные математические модели отклика полифункциональных растений на электрообработку посадочного материала и субстрата по методике активного планирования эксперимента описывают отклик полифункциональных растений на электрообработку.

4. Рациональный режим обработки: напряжение, подаваемое на электроды 30 кВ; напряженность поля коронного разряда 3·105 В/м; ток короны 125 мкА; плотность тока короны – 1,9 мА/м2; время воздействия на посадочный материал 3 с, время воздействия на субстрат 7 с – позволяет повысить выход биомассы, при сохранении экологической чистоты и биологической полноценности продукции.

5. Разработана установка, позволяющая осуществлять обработку субстрата в виде прохождения потоком частиц поля отрицательного униполярного коронного разряда в горизонтальной и вертикальной электродных системах; посадочного материала – в виде прохождения поля отрицательного униполярного коронного разряда в горизонтальной электродной системе.

6. Разработанная технология выращивания полифункциональных растений на гидропонной основе включает в себя операцию обработки посадочного материала и субстрата в поле коронного разряда.

Разработанная методика позволяет оценивать эффективность комплексной обработки посадочного материала и субстрата.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»