Ответы на тест по Электротехнологическим установкам

Ниже представлены ответы на вопросы тестов по дисциплине «Электротехнологические установки», оформленные для удобного переписывания в тетрадь. ТЕСТ № 1 1. Классификация энергоэффективных электротехнологий в АПК. Энергоэффективные электротехнологии в агропромышленном комплексе (АПК) классифицируются по способу воздействия на объект: — Электротермические (нагрев сопротивлением, индукционный, диэлектрический); — Электрофизические (электрофлотация, электродиализ, использование магнитных полей); — Электрохимические (электролиз); — Оптические (ультрафиолетовое и инфракрасное облучение). Основная цель их внедрения — импортозамещение и повышение продовольственной безопасности России за счет снижения энергозатрат. 2. Физические процессы обработки материалов в установках на основе электростатического поля. В основе лежит взаимодействие заряженных частиц или тел с внешним электрическим полем. Основная сила, действующая на частицу с зарядом \( q \), определяется законом Кулона: \[ \vec{F} = q \cdot \vec{E} \] где \( E \) — напряженность поля. Процессы включают: зарядку частиц (контактную или индукционную), их перемещение в поле и осаждение на электродах (например, в электрокраске или сепарации зерна). ТЕСТ № 2 1. Перспективные направления развития электротехнологических процессов в АПК. К ним относятся: — Цифровизация и автоматизация систем управления нагревом; — Использование СВЧ-энергии для сушки и обеззараживания зерна; — Применение импульсных электрических полей для экстракции соков; — Развитие светокультуры (LED-технологии) в тепличных хозяйствах. 2. Физические процессы обработки материалов в установках коронного разряда. Коронный разряд возникает при сильной неоднородности поля у электродов с малым радиусом кривизны. Процесс включает ионизацию газа, образование объемного заряда и передачу этого заряда частицам материала. Сила, действующая на частицу в поле коронного разряда: \[ F = q \cdot E_{cp} \] Применяется для электросепарации семян и очистки газов в электрофильтрах. ТЕСТ № 3 1. Цели и задачи проектирования электротехнологических установок. Цель — создание установки, обеспечивающей заданный технологический процесс с минимальными затратами. Задачи: — Расчет теплового и электрического балансов; — Выбор рационального способа подвода энергии; — Обеспечение электробезопасности и надежности; — Соответствие экологическим стандартам РФ. 2. Электрокинетические и электрокапиллярные явления. Электрокинетические явления (электроосмос, электрофорез) связаны с движением фаз относительно друг друга под действием поля. Электрокапиллярные явления основаны на зависимости поверхностного натяжения от электрического потенциала границы раздела фаз. Используются для обезвоживания пористых материалов и очистки жидкостей. ТЕСТ № 4 1. Основные требования к режимам электротехнологической обработки. — Соблюдение температурного графика; — Равномерность воздействия по всему объему материала; — Энергетическая эффективность (высокий КПД); — Возможность точного регулирования параметров в реальном времени. 2. Физические основы электрогидравлического эффекта (эффект Юткина). Эффект основан на возникновении сверхвысоких давлений при высоковольтном импульсном разряде в жидкой среде. Энергия разряда \( W \) вычисляется как: \[ W = \frac{C \cdot U^2}{2} \] где \( C \) — емкость конденсатора, \( U \) — напряжение. Это приводит к образованию ударной волны, используемой для дробления кормов или очистки отливок. ТЕСТ № 5 1. Электрофизические характеристики свойств материалов. К ним относятся: — Удельное электрическое сопротивление \( \rho \); — Относительная диэлектрическая проницаемость \( \varepsilon \); — Тангенс угла диэлектрических потерь \( \tan \delta \); — Магнитная проницаемость \( \mu \). 2. Принцип работы ВЧ и СВЧ установок диэлектрического нагрева. Нагрев происходит за счет переполяризации молекул диэлектрика в переменном поле. Мощность, выделяемая в единице объема: \[ P = 2\pi \cdot f \cdot E^2 \cdot \varepsilon_0 \cdot \varepsilon \cdot \tan \delta \] где \( f \) — частота поля. Это обеспечивает быстрый и сквозной нагрев материала. ТЕСТ № 7 2. Физические основы и режимы работы установок индукционного нагрева. Основаны на законе электромагнитной индукции Фарадея и законе Джоуля-Ленца. Переменное магнитное поле индуцирует в проводнике вихревые токи (токи Фуко). Глубина проникновения тока в металл \( \Delta \) зависит от частоты \( f \): \[ \Delta = \sqrt{\frac{\rho}{\pi \cdot f \cdot \mu_0 \cdot \mu}} \] Режимы работы выбираются исходя из необходимости поверхностной закалки или сквозного нагрева.