Исследование и разработка СВЧ устройств лучевого типа для термообработки материалов

• Автор: Нефедов, Михаил Владимирович
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 164 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ОСНОВЫ СВЧ ТЕРМООБРАБОТКИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

1.1 Аналитическая модель процесса взаимодействия СВЧ энергии

с диэлектрическими средами

1.2 Основные преимущества СВЧ метода термообработки

диэлектрических материалов

1.3 Основные направления сверхвысокочастотных технологических

процессов термообработки материалов

1.4 Расчет постоянных затухания СВЧ устройств термообработки

диэлектрических материалов
1.5 Источники СВЧ энергии для термообработки диэлектрических
материалов
1.6 СВЧ устройства лучевого типа для высокоэффективной
термообработки материалов
1.7 Методы расчета СВЧ устройств лучевого типа
1.8 Проблемы формирования заданного распределения температуры
по объему материала Выводы к главе
ГЛАВА 2 СВЧ УСТРОЙСТВА ЛУЧЕВОГО ТИПА С
ИЗЛУЧАЮЩИМИ АНТЕННАМИ В ВИДЕ РАСКРЫВА ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ВОЛНОВОДОВ
2.1 Модель и метод расчета распределения температуры по поверхности материала в СВЧ устройствах лучевого типа
2.2 Методы формирования равномерного распределения температуры в материалах с малыми диэлектрическими потерями
2.3 Зависимость диэлектрических параметров материала от температуры
2.4. Модель и метод расчета СВЧ устройств лучевого типа с учетом

зависимости диэлектрических параметров от температуры
2.5 Экспериментальные исследования распределения температуры
объемных материалов с различными диэлектрическими потерями
Выводы к главе 2
ГЛАВА 3 МЕТОД ФОРМИРОВАНИЯ РАВНОМЕРНОГО
РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В МАТЕРИАЛАХ
3.1 Экспериментальные исследования распределения температуры по объему диэлектрических материалов
3.2 Распределение температуры по толщине материала от щелевого излучателя в середине широкой стенки волновода
3.3 Метод создания заданного распределения температуры по толщине материла в СВЧ устройствах лучевого типа
3.4 Применение лучевых СВЧ устройств для ускоренного
твердения пенобетона
3.5 Метод определения диэлектрических параметров материалов
в процессе их термообработки
3.6 Термообработка композиционных материалов
Выводы к главе 3
ГЛАВА 4 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
ПРОЦЕССОВ ТЕРМООБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ В СВЧ УСТРОЙСТВАХ ЛУЧЕВОГО ТИПА
4.1 Программа трехмерного электродинамического моделирования
СВЧ систем камерного типа
4.2 Исследование процесса термообработки объемных материалов
4.3 Учет влияния стенок камер СВЧ устройств лучевого типа на
распределение температуры в объеме материала
Выводы к главе 4
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Анализ современных научных публикаций в области исследований современных сверхвысокочастотных технологий термообработки диэлектрических материалов показывает [1-6], что наибольшее внимание уделяется поиску принципиально новых технических решений, которые позволяют формировать заданное распределение температуры по объему обрабатываемого материала. Эта задача имеет особое значение при термообработке материалов значительной толщины (Д) (3...6 длин волн источника СВЧ энергии), обладающих к тому же низким

коэффициентом теплопроводности АТ < 0,2 . Кроме того, задача
V °К'м)
осложняется достаточно жесткими требованиями технологических процессов нагрева к неравномерности распределения температуры в объеме материала (АТ <10%).
Именно эти условия и ограничения наиболее явно проявляются в производстве материалов , используемых в строительстве, что определяется условиями технологического процесса для реализации необходимых прочностных характеристик получаемых изделий с учетом полноты протекания реакций гидратации (бетон, пенобетон с различными наполнителями), полимеризации (изделий из стеклопластика и полимеров, композиты), а также отсутствия внутренних механических напряжений.
Особую роль СВЧ термообработка может занять в производстве теплоизоляционных материалов для строительства ввиду крайней неэффективности существующих ныне конвекционных способов нагрева, что определяется низким коэффициентом теплопроводности утеплителей.
Для высокой производительности технологического процесса термообработки объемных материалов используют СВЧ устройства лучевого типа [4], которые представляют собой камеры проходного или периодического действия, на боковых поверхностях которых размещены

Рисунок 1.5.2 - Инверторный блок питания источника СВЧ энергии.
Разработанная конструкция источников СВЧ энергии является наиболее перспективной с точки зрения использования в установках лучевого типа для высокоэффективной термообработки материалов с диэлектрическими потерями. Как показывают экспериментальные исследования, время наработки таких источников СВЧ энергии на порядок превышает заявленные производителем СВЧ печей цифры за счет лучшего охлаждения и выбора режимов работы.
1.6 СВЧ устройства лучевого типа для высокоэффективной термообработки материалов.
В настоящей работе рассматриваются такие СВЧ устройства лучевого типа, которые в качестве вводов СВЧ энергии используют антенны в виде открытых прямоугольных волноводов, работающих на основном типе волны Я]0. При этом количество и место расположения таких антенн определяется геометрическими размерами и физическими свойствами обрабатываемого материала.
Рассмотрим применение основных конструкций СВЧ устройств лучевого типа к конкретным технологическим процессам равномерного нагрева материалов, диэлектрические параметры которых изменяются в широких пределах, как от влажности, так и от температуры.