Экспериментальное исследование температурного поля в слое почвы при нагреве сверхвысокочастотным излучением

Применение неионизирующего излучения в агропромышленном производстве представляет собой перспективное, экологически чистое альтернативное направление борьбы с вредителями, болезнями и сорняками. Основной целью исследований является разработка и внедрение технологий и устройств для его осуществления. В ходе исследований разработано устройство для обеззараживания почвы сверхвысокочастотным излучением, источником которого служат магнетроны с частотой излучения 2450 МГц и потребляемой мощностью 800…1000 Вт. Подвод энергии излучения к поверхности почвы осуществляется волноводом размером 90×60 мм. В качестве приемников СВЧ-излучения использовались картонные боксы с образцами почвы длиной 200 мм, шириной 50 мм и глубиной 100 мм. С помощью тепловизора Testo 882 определялось распределение температуры в слое почвы при воздействии устройства. Термографирование проводилось при влажности почвы 4, 10, 15 и 20%. С целью определения влияния на нагрев почвы отраженного излучения в слое почвы размещали алюминиевую пластину толщиной 1 мм. Выявлено, что при экспозиции 60 с слой почвы нагревается до 60…65°C на глубину 25…35 мм, до 40…45°C – на глубину 90…100 мм. При этом влажность почвы существенно не влияет на характер ее нагрева. Эффективность СВЧ-излучения и нагрева усиливается при размещении под слоем почвы металлической пластины, при этом до 87% расходуемой устройством энергии аккумулируется слоем почвы.

1. Молодцова М.А., Севастьянова Ю.В. Возможности и перспективы использования микроволнового излучения в промышленности (обзор) // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2017. № 2. С. 173-187. EDN: YHESKL

2. Хамуков Ю.Х., Канокова М.А. Земледелие и вспашка. Вспашка как антропогенный фактор деградации экосистем // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. 2022. № 6 (110). С. 225-235. EDN: VHSXQV

3. Никишина О.В., Морозов Г.А. Комбинированные методы обработки почв // Электроника, фотоника и киберфизические системы. 2022. Т. 2, № 2. С. 51-55. EDN: LNRICH

4. Способ СВЧ-обработки почвы и устройство для его осуществления: Пат. RU2017145738 А: А01В 47/00 / А.А. Гаврилова [и др.]. № 2017145738; заявл. 25.12.2017; опубл. 25.06.2019, Бюл. № 18.

5. Устройство для обеззараживания почвы ИК-излучением: Пат. RU197880 U1 / И.Г. Поспелова, И.В. Возмищев, А.М. Ниязов, И.М. Новоселов; № 2019141928; заявл. 13.12.2019; опубл. 03.06.2020, Бюл. № 16. EDN: EQQKJP

6. Устройство для обеззараживания почвы с механической обработкой: Пат. RU № 205568 U1 / И.Г. Поспелова, И.В. Возмищев, И.Р. Владыкин, Р.Р. Шакиров, Н.П. Кондратьева; № 2021111346; заявл. 20.04.2021; опубл. 21.07.2021, Бюл. № 21. EDN: PVKGKP

7. Андреев С.А., Уманский П.М. Новая технология СВЧ-обработки почвы // Природообустройство. 2018. № 4. С. 111-116. https://doi.org/10.26897/1997-6011/2018-4-111-116

8. Мобильный агрегат для обработки почвы электромагнитным излучением СВЧ: Пат. RU № 226744 U1 / А.А. Завалий, Н.В. Алдошин, С.С. Воложанинов, В.С. Рутенко, Д.Д. Волобуев; заявл. 22.04.2024; опубл. 19.06.2024, Бюл. № 17. EDN: KEQWUG

9. Косолапов В.М., Цыгуткин А.С., Алдошин Н.В., Лылин Н.А. Агрономические основы инженерного обеспечения биологизации земледелия // Кормопроизводство. 2022. № 3. С. 41-47. EDN: IZUIQD

10. Алдошин Н.В., Васильев А.С., Голубев В.В. Обоснование приемов обработки почвы при освоении залежных земель // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. 2020. Т. 13, № 1 (64). С. 28-35. EDN: SLJVYK