Электротехнологические СВЧ установки равномерного нагрева диэлектрических материалов

• Автор: Цыганков, Алексей Викторович
• Шифр специальности: 05.09.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 209 с. : ил

1. СОВМЕСТНАЯ КРАЕВАЯ ЗАДАЧА ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ И ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ДЛЯ ПРОИЗВОЛЬНЫХ ВОЛНОВОДНЫХ СТРУКТУР С ЧАСТИЧНЫМ
1Л. Основные условия обеспечения равномерного нагрева
1.2. Методы решения совместной краевой задачи электродинамики и теплопроводности для ВСС с частичным поглощающим СВЧ мощность заполнением
1.3. Алгоритм решения совместной внутренней краевой задачи электродинамики и теплопроводности для произвольных волноводных структур с частичным
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ЗАПОЛНЕНИЕМ

диэлектрическим включением
1.4. Программная реализация алгоритма краевой задачи теплопроводности и его тестирование

2. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ ОБРАБАТЫВАЕМОГО МАТЕРИАЛА В СВЧ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ
С БЕГУЩЕЙ ВОЛНОЙ
2.1. Критерии оценки равномерности нагрева

диэлектрических материалов в СВЧ
установках

2.2. Влияние тепловых потерь на равномерность нагрева обрабатываемого материала

2.3. Расчет теплоизоляционных элементов конструкций
СВЧ нагревательных камер, обеспечивающих заданную равномерность нагрева обрабатываемого материала
3. СОЗДАНИЕ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТАНОВОК РАВНОМЕРНОГО НАГРЕВА ПРОИЗВОЛЬНЫХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
КОНВЕЙЕРНОГО ТИПА
3.1. Электродинамические свойства волноводных структур с многослойным диэлектрическим
заполнением
3.2 Электродинамические и тепловые свойства произвольных волноводов с частичным термопараметрическим
заполнением
3.3. Влияние теплоизоляционных диэлектрических вставок на расчет СВЧ нагревательных камер с бегущей волной и равномерным объемным тепловыделением, выполненных на основе нерегулярного волновода сложного поперечного сечения
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Актуальность проблемы
Одним из основных технологических процессов в различных от->аслях народного хозяйства является термообработка диэлектрических гзделий (сушка древесины, спекание керамики, вулканизация резино-'ехнических изделий, термообработка пищевых продуктов и так да-[ее). При этом главными требованиями, предъявляемыми к электро-'ехнологическим нагревательным установкам, являются равномерность [ скорость нагрева обрабатываемого материала. При традиционных 1етодах термообработки эти требования взаимно исключают друг дру-а, не позволяя достичь существенного ускорения процессов производ-тва и улучшения качества готовой продукции, особенно при обработ-:е материалов с низкой теплопроводностью, к которым относится по-[авляющее большинство диэлектриков.
Альтернативой традиционным методам термообработки является 'ВЧ нагрев, в основе которого лежит явление поглощения электромаг-[итной энергии. При этом проблема равномерности СВЧ нагрева распадается на две задачи: первая заключается в обеспечении равномер-юго тепловыделения в поглощающем СВЧ мощность материале и дос-игается использованием волноводов с четко выраженным емкостным азором, таких как ПВТР, П и Н- волноводы, подковообразный волно-од, якорный, лунарный, секторный волновод и другие, чем обеспечи-ается равномерность электромагнитных полей в поперечном сечении бласти взаимодействия. При этом спад напряженности электромаг-итного поля по длине волновода, возникающего в результате поглощения СВЧ мощности в обрабатываемом материале, компенсируется вменением внешней и (или) внутренней геометрии камеры в продоль-

1.3. Алгоритм решения совместной внутренней краевой задачи электродинамики и теплопроводности для произвольных золноводных структур с частичным диэлектрическим включением
Для определения собственных электродинамических параметров и труктуры электромагнитных полей в данной работе использовался ниверсальный пакет программ JOPS (joint problem solution), в котором ;ля расчета ВСС реализован численный алгоритм, основанный на МКЭ , форме метода взвешенных невязок, то есть минуя функциональную юрмулировку. Подробное описание данного алгоритма и его про-раммной реализации с примерами тестирования приведено в работе 79].
Программа позволяет решать краевую задачу электродинамики при [роизвольных значениях tg5 и г', что особенно важно при расчете вол-юводных структур с термопараметрическим заполнением. Исходными (анными для получения численного решения являются геометрия по-[еречного сечения волновода и образца, комплексная диэлектрическая [роницаемости материала, начальные значения электрофизических и епловых параметров обрабатываемого материала, а также их темпера-■урная зависимость в рабочем диапазоне температур.
Для установления общих закономерностей определяющих влияние еплоотдачи от нагреваемого материала в окружающую среду и режима [агрева на равномерность теплового поля при однородной и неодно-юдной плотности тепловых источников в образце наиболее удобным [вляется численно- аналитический подход к решению задачи тепло-[роводности для ВСС, частично заполненных поглощающим материа-юм. При этом, задание различных значений коэффициентов теплоот-(ачи конвекцией af на каждой теплоотдающей поверхности исследуе-loro материала, позволяет определить степень неравномерности теп-