The calculation and choice of the electromagnet parameters for the grain and seeds disinfectant device

Abstract

BACKGROUND: High infection rate of grain harvest, produced in Russia annually, by causative agents of fungal and bacterial diseases, causing significant quantitative losses of grain and decreasing of storage quality, revealed low efficiency of operation of chemical treatment, nowadays widely used in production for disinfection of grain and seeds. Therefore, development of electrophysical disinfection methods, which are environmentally friendly and effective against fungal and bacterial infections, as well as development of technical devices for their implementation is a relevant scientific and production problem.

AIMS: Development of method of choice and definition of reasonable parameters of alternating current generator and electromagnet of disinfectant device for grain and seeds.

METHODS: The study subjects are methods and conditions of generation of alternating magnetic fields in the operational volume of impact on grain seeds flow. The study method is analysis of laws of electromagnetism and adaptation of them to the process of definition of electromagnet parameters for the operational volume of the disinfectant device. The study materials include the adapted mathematical expressions of magnet winding parameters and the method of their use.

RESULTS: For the sake of implementation of the new method of grain and seeds disinfection from causative agents of fungal and bacterial diseases by alternating magnet field, two methods of choice and calculation of electromagnet, which is the key element of the disinfectant device, have been developed. The first method comes to reasonable use of properties of a chosen generator by means of definition of coil winding parameters, ensuring demanded field density. Coil dimensions and time of impact on seeds will determine the device performance for treated grain. In the second method, the capacity of material flow through operational chamber (in the electromagnet) is conditioned by operational needs. It determines the size, parameters and operational modes of chamber (the inductance coil), ensuring the field demand, enough for disinfection, that, in the end, defines the properties of the generator.

CONCLUSIONS: The suggested method makes it possible to accelerate the development of facilities for implementation of highly efficient, energy saving and environmentally friendly technology of low-frequency magnetic disinfection of grain and seeds and to incorporate it in agricultural production.

Keywords

method of calculation of electromagnet / inductance coil / magnetic inductance / low-frequency magnetic field / grain disinfection / heat emission of coil

References

[1] Petrichenko VV. Iyun’skii prognoz urozhaya zerna 2018 g. – 115,6 mln t. Khleboprodukty. 2018;(7):4–5. (In Russ).

[2] Петриченко В.В. Июньский прогноз урожая зерна 2018 г. – 115,6 млн т // Хлебопродукты. 2018. № 7. С. 4–5.

[3] Petrichenko VV. Oktyabr’skii prognoz urozhaya zerna 2019 g. – 122,82 mln t. Khleboprodukty. 2019;(11):4–7. (In Russ).

[4] Петриченко В.В. Октябрьский прогноз урожая зерна 2019 г. – 122,82 млн т // Хлебопродукты. 2019. № 11. С. 4–7.

[5] Petrichenko VV. Avgustovskii prognoz «ProZerno» urozhaya zerna 2020 g. – 130,5 mln t. Khleboprodukty. 2020;(9): 4–6. (In Russ).

[6] Петриченко В.В. Августовский прогноз «ПроЗерно» урожая зерна 2020 г. – 130,5 млн т // Хлебопродукты. 2020. № 9. С. 4–6.

[7] Petrichenko VV. Iyul’skii prognoz urozhaya zerna 2021 g. – 123,6 mln t. Khleboprodukty. 2021;(8):4–7. (In Russ).

[8] Петриченко В.В. Июльский прогноз урожая зерна 2021 г. – 123,6 млн т // Хлебопродукты. 2021. № 8. С. 4–7.

[9] Zhidkov SA. Funktsionirovanie i razvitie rynka zerna Rossii v usloviyakh nasyshchennosti: monografiya. Michurinsk: Izd-vo Michurinskogo GAU; 2021. (In Russ).

[10] Жидков С.А. Функционирование и развитие рынка зерна России в условиях насыщенности: монография. Мичуринск: Изд-во Мичуринского ГАУ, 2021.

[11] Bur’yanov AI, Bur’yanov MA, Chervyakov IV. Uborka s defektami. Agrobiznes. 2018;(3):136–141. (In Russ).

[12] Бурьянов А.И., Бурьянов М.А., Червяков И.В. Уборка с дефектами // Агробизнес. 2018. № 3. C. 136–141.

[13] Brent KJ, Hollonion DW. Fungicide Resistance in Crop Pathogens: how can it be Managed? 2nd, revised edition. Brussels: Fungicide Resistance Action Committee; 2007.

[14] Brent K.J., Hollonion D.W. Fungicide Resistance in Crop Pathogens: how can it be Managed? 2nd, revised edition. Brussels: Fungicide Resistance Action Committee, 2007.

[15] Fisher MC, Hawkins NJ, Sanglard D, Gurr SJ. Worldwide emergence of resistance to antifungal drugs challenges human health and food security. Science. 2018;360(6390):739–742. doi: 10.1126/science.aap7999

[16] Fisher M.C., Hawkins N.J., Sanglard D., Gurr S.J. Worldwide emergence of resistance to antifungal drugs challenges human health and food security // Science. 2018. Vol. 360, N. 6390. P. 739–742. doi: 10.1126/science.aap7999

[17] Pahomov AI, Maksimenko VA, Bukhantsov KN, Vatutina NP. Experimental characterization of the parameters of grain’s magnetic disinfection. The Agrarian Scientific Journal. 2019;(3):84–89. (In Russ). doi: 10.28983/asj.y2019i3pp84-89

[18] Пахомов А.И., Максименко В.А., Буханцов К.Н., Ватутина Н.П. Экспериментальное определение параметров магнитного обеззараживания зерна // Аграрный научный журнал. 2019. № 3. С. 84–89. doi: 10.28983/asj.y2019i3pp84-89

[19] Pakhomov AI, Maksimenko VA, Bukhantsov KN, Vatutina NP. A Combined Convective and Magnetic Method of Seed Disinfection in the Agricultural Secto. Machinery and Equipment for Rural Area. 2020;(3):33–36. (In Russ). doi: 10.33267/2072-9642-2020-3-33-36

[20] Пахомов А.И., Максименко В.А., Буханцов К.Н., Ватутина Н.П. Комбинированный конвективно-магнитный метод обеззараживания семенных материалов в АПК // Техника и оборудование для села. 2020. № 3. С. 33–36. doi: 10.33267/2072-9642-2020-3-33-36

[21] Pakhomov AI, Maksimenko VA, Bukhantsov KN, Vatutina NP. Results of research of use of the rotating magnetic field for grain disinfection. Khleboprodukty. 2018;(6):40–43. (In Russ).

[22] Пахомов А.И., Максименко В.А., Буханцов К.Н., Ватутина Н.П. Результаты исследований по использованию вращающегося магнитного поля для обеззараживания зерна // Хлебопродукты. 2019. № 6. С. 40–43.

[23] Pakhomov AI. Biophysics and experimental search for inhibiting harmonics of magnetic disinfecting equipment. Machinery and Equipment for Rural Area. 2021;(6):32–35. (In Russ). doi: 10.33267/2072-9642-2021-6-32-35

[24] Пахомов А.И. Биофизика и экспериментальный поиск ингибирующих гармоник магнитообеззараживающего оборудования // Техника и оборудование для села. 2021. № 6. С. 32–35. doi: 10.33267/2072-9642-2021-6-32-35

[25] Pakhomov AI, Maksimenko VA, Bukhantsov KN, Vatutina NP. Investigation of the disinfecting properties of low-frequency electromagnetic oscillations. Machinery and Equipment for Rural Area. 2021;(9):9–11. (In Russ). doi: 10.33267/2072-9642-2021-9-9-11

[26] Пахомов А.И., Максименко В.А., Буханцов К.Н., Ватутина Н.П. Исследование обеззараживающих свойств низкочастотных электромагнитных колебаний // Техника и оборудование для села. 2021. № 9. С. 9–11. doi: 10.33267/2072-9642-2021-9-9-11

[27] Razrabotat’ iskhodnye trebovaniya na tekhnologicheskuyu liniyu obezzarazhivaniya zerna i semyan s ispol’zovaniem kombinirovannykh fiziko-khimicheskikh metodov vozdeistviya [Develop initial requirements for a technological line for the disinfection of grain and seeds using combined physical and chemical methods of exposure]: report on research work (interim): 0706-2018-0025/ NCSRIMEA FSBSI «ASC «Donskoy», manag.Pakhomov AI. Zernograd; 2018. 96 p. (In Russ). Executives: Pakhomov AI, Maksimenko VA, Bukhantsov KN, Vatutina NP. – Reg. № NIOKTR AAAA-A17-117062110085-0. – Reg. № IKRBS AAAA-B19-219031890206-1..

[28] Разработать исходные требования на технологическую линию обеззараживания зерна и семян с использованием комбинированных физико-химических методов воздействия: отчет о НИР (промежуточный): 0706-2018-0025/СКНИИМЭСХ ФГБНУ «Аграрный научный центр «Донской»»; Рук. Пахомов А.И. – Зерноград, 2018. – 96 с. – Исполн.: Пахомов А.И., Максименко В.А., Буханцов К.Н., Ватутина Н.П. – Рег. № НИОКТР АААА-А17-117062110085-0. – Рег. № ИКРБС АААА-Б19-219031890206-1.

[29] Pakhomov AI. Analysis of the influence of the magnetic field harmonic spectrum e on the results of grain magnetic disinfection. Machinery and Equipment for Rural Area. 2020;(10):22–27. (In Russ). doi: 10.33267/2072-9642-2020-10-22-27

[30] Пахомов А.И. Анализ влияния гармонического спектра магнитного поля на результаты магнитного обеззараживания зерна // Техника и оборудование для села. 2020. № 10(280). С. 22–27. doi: 10.33267/2072-9642-2020-10-22-27

[31] Mansurov NN, Popov VS. Teoreticheskaya elektrotekhnika. Izd. 9-e, ispravlennoe. Moscow-Leningrad: Izdatel’stvo «Energiya»; 1966. (In Russ).

[32] Мансуров Н.Н., Попов В.С. Теоретическая электротехника. Изд. 9-е, исправленное. Москва-Ленинград: Издательство «Энергия», 1966.

[33] Muchnik AY, Parfenov KA, Drevs GV. Obshchaya elektrotekhnika i elektrooborudovanie. Moscow: Vysshaya shkola; 1961. (In Russ).

[34] Мучник А.Я., Парфенов К.А., Древс Г.В. Общая электротехника и электрооборудование. Москва: Высшая школа, 1961.

[35] Zhidko VI, Rezchikov VA, Ukolov VS. Grain drying and grain dryers. Moscow: Kolos; 1982. 239 p. (In Russ).

[36] Жидко В.И., Резчиков В.А., Уколов В.С. Зерносушение и зерносушилки. Москва: Колос, 1982. 239 с.

[37] Razrabotka metodov primeneniya tekhnologii ehffektivnoj obrabotki sel’skokhozyajstvennykh materialov s ispol’zovaniem obezzarazhivayushchikh preparatov i ehlektrofizicheskikh vozdejstvij [Development of methods for the application of technology for the effective processing of agricultural materials using disinfecting drugs and electrophysical effects: report on research work]: report on research work (interim): 0706-2017-0009/ NCSRIMEA FSBSI «ASC «Donskoy», manag.Pakhomov AI. Zernograd; 2017. 80 p. (In Russ). Executives: Pakhomov AI, Maksimenko VA, Bukhantsov KN, Braginec AV., Vatutina NP. №SR АААА-А17-117062110085-0. – Inv. № АААА-Б18-218020290063-1.

[38] Разработка методов применения технологии эффективной обработки сельскохозяйственных материалов с использованием обеззараживающих препаратов и электрофизических воздействий: отчет о НИР (промежу-точ.): 0706-2017-0009/СКНИИМЭСХ ФГБНУ «АНЦ «Донской»; рук. Пахомов А.И. Зерноград, 2017. 80 с. № ГР АААА-А17-117062110085-0. – Инв. № АААА-Б18-218020290063-1.

[39] Bokunyaev AA, Borisov NM, Varlamov RG, et al. Reference book of an amateur radio designer. Ed. by N.I. Chistyakov. Issue 1147. Moscow: Radio i svyaz’; 1990. 624 p. (Series: Mass Radio Library). (In Russ).

[40] Бокуняев А.А., Борисов Н.М., Варламов Р.Г., и др. Справочная книга радиолюбителя-конструктора / под ред. Н.И. Чистякова. Вып. 1147. Москва: Радио и связь, 1990. 624 с. (Серия: Массовая радиобиблиотека).

Funding

Правительство РФRF Government(0505-2022-0007)

Правительство РФRF Government(0706-2019-0006)

RIGHTS & PERMISSIONS

Eco-Vector