Устройства распределения электромагнитной энергии на основе открытых неоднородных линий передачи для микроволновой обработки материалов в канале с коаксиальной структурой

• Автор: Аюпов, Тимур Анварович
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 146 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Перечень сокращений

Введение

Глава 1. УСТРОЙСТВА И СПОСОБЫ МИКРОВОЛНОВОЙ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ В ПОТОКЕ ПО ТРУБЕ

1.1. Обзор применения микроволновых технологий

1.2. Особенности микроволнового воздействия на обрабатываемые материалы

1.3. Способы и устройства повышения равномерноси распределения

поля

1.4. Особенности микроволновой обработки потока материала в трубе

1.5. Устройства микроволновой обработки материалов в канале, реализованном в трубе

1.6. О распределении электромагнитного поля в коаксильном канале с неоднородным заполнением
Заключение к главе
Глава 2.0ТКРЫТЫЕ НЕОДНОРОДНЫЕ ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ЭНЕРГИИ В КАНАЛЕ МИКРОВОЛНОВОЙ ОБРАБОТКИ, РЕАЛИЗОВАННОМ В ТРУБЕ
2.1. Моделирование распределения электромагнитных полей в коаксиальной продольно-неоднородной линии передачи с однородным заполнением
2.2. Поле коаксиальной линии с кусочно-однородным поперечным сечением
2.2.1. Моделирование распределения поля в поперечно-неоднородной коаксиальной линии
2.3. Критерии равномерности распределения электромагнитного поля
2.3.1. Сравнение продольной неравномерности распределения поля для
линий различных типов в трубопроводе
2.4. Экспериментальные исследования
Заключение к главе

Глава 3. ПОСТРОЕНИЕ ТЕПЛОВОЙ МОДЕЛИ МИКРОВОЛНОВОЙ ОБРАБОТКИ В КОАКСИАЛЬНОМ КАНАЛЕ МИКРОВОЛНОВОЙ ОБРАБОТКИ
3.1. Расчет профиля скорости движения жидкости в кольцевом канале
3.2. Расчет распределения температур в коаксиальном канале микроволновой обработки
Заключение к главе
Глава 4. РЕАЛИЗАЦИЯ СПОСОБА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ В МИКРОВОЛНОВЫХ УСТАНОВКАХ
4.1. Экспериментальные исследования направляющих структур в трубах
4.2. Требования к материалу обтекателя направляющей структуры
4.3. Реализация способа распределения МВ энергии по трубе в экспериментальных установках
4.3.1. Экспериментальная микроволновая установка для разделения ВНЭ в потоке по трубе
4.3.2. Моделирование процесса разделения ВНЭ с помощью экспериментальной микроволновой установки
4.3.3. Обезвоживание и обессоливание нефти в ЭМВК
4.3.4 Экспериментальная микроволновая установка для регенерации
силикагеля
Заключение к главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Приложение. Акты использования результатов диссертационной работы

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ
ВНЭ — водонефтяная эмульсия,
ВНС - водонефтяная смесь,
ЭМ - электромагнитный,
МВ - микроволновый,
МЭК - Международная электротехническая комиссия,
кпд - коэффициент полезного действия
сі - глубина проникновения электромагнитного поля,
а - коэффициент затухания,
со - циклическая частота,
е„- диэлектрическая проницаемость,
- магнитная проницаемость, а - проводимость материала,
Кр - коэффициент равномерности,
]¥ - плотность микроволновой энергии, мощность тепловых источников при микроволновом воздействии,
]¥] - волновое сопротивление / -го отрезка линии передачи,
Ьтр - длина участка трубопровода,
8тр - площадь поперечного сечения трубы,
<2мат - расход материал при движении потока по трубе,
Сер ~ требуемое время микроволнового воздействия,
Е - напряженность электрического поля,
1, - индуктивность линии передачи,
С, - емкость линии передачи,
Я, - сопротивление линии передачи,
ни - коэффициент отражения, г, - радиусы проводников коаксиальной структуры, р - радиальная координата цилиндрической системы координат,

Глава 2. ОТКРЫТЫЕ НЕОДНОРОДНЫЕ ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ЭНЕРГИИ В КАНАЛЕ МИКРОВОЛНОВОЙ ОБРАБОТКИ, РЕАЛИЗОВАННОМ В ТРУБЕ
Для решения указанных проблем и реализации требуемых режимов технологических процессов микроволновой обработки различных материалов, характеризующихся значительными электромагнитными потерями, требуется применение специальных мер по формированию распределения электромагнитного поля в обрабатываемой среде, учитывающих не только физические свойства среды, но и особенности ее размещения - труба, желоб, резервуар и т.д. [25, 87, 88, 90]. Воздействие на такие среды излучением локальных источников, особенно в СВЧ- и КВЧ- диапазонах, приводит к значительной неравномерности распределения поля в зоне воздействия, вызванной затуханием электромагнитных волн и неоднородностью среды. При обработке сред с большим разбросом электромагнитных параметров сложно осуществить передачу и равномерное распределение микроволновой энергии вглубь обрабатываемого материала, а также согласование излучателей СВЧ-энергии. Наилучшим образом эти задачи решаются с помощью устройств ввода электромагнитной энергии, реализованных с помощью открытых неоднородных изолированных направляющих структур (открытых линий передачи), размещаемых в обрабатываемой среде и взаимодействующих с ней посредством своего внешнего поля. Параметры этого поля зависят от конструкции линии передачи, геометрии ее поперечного сечения и свойств окружающей среды [17, 23].