Разработка и исследование СВЧ устройств для термообработки диэлектрических материалов

• Автор: Мамонтов, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 159 с. : ил.

ГЛАВА 1. СВЧ устройства для высокоэффективной
термообработки диэлектрических материалов
1.1. Физические основы термообработки диэлектрических материалов
1.2. Источники СВЧ энергии для термообработки материалов
1.3. СВЧ устройствах лучевого типа для термообработки диэлектрических материалов
1.4. СВЧ устройства типа бегущей волны
Заключение
ГЛАВА 2. Разработка модели и метода расчета СВЧ устройств
лучевого типа
2.1. Прямоугольный волновод как излучающая антенна
2.2. Новые конструкции СВЧ устройств лучевого типа для термообработки материалов
Заключение
Глава 3. Метод расчета устройств СВЧ нагрева в режиме
бегущей волны
3.1. Модель расчета СВЧ устройств термообработки материалов
в поле бегущей волны
3.2. Метод расчета функции распределения мощности в материале
в поле бегущей волны
3.3. Экспериментальные исследования распределения температурного поля материала вдоль оси электродинамической системы
Заключение Ю8

ГЛАВА 4. Разработка СВЧ устройств равномерного нагрева
материалов по объему
4.1. Физическая модель построения устройств СВЧ
нагрева материалов в режиме бегущей волны
4.2. Меандровый волновод с поглощающим диэлектрическим стержнем
4.3. Круглый волновод с коаксиальным поглощающим диэлектрическим стержнем
4.4. Спиральная замедляющая система с поглощающим диэлектрическим стержнем
4.5. Диафрагмированный волновод с поглощающим диэлектрическим стержнем
4.6. СВЧ устройства для равномерной термообработки материалов по сечению в поле бегущей волны
Заключение
Заключение
Список использованных источников
Приложение

Актуальность работы. Современные тенденции в области термообработки диэлектрических материалов с различными электрофизическими параметрами направлен на поиск новых высокоэффективных и экологически чистых технологий. Одним из таких направлений является использование в качестве источника тепла энергии электромагнитного поля сверхвысоких частот (СВЧ энергии) [1...3].
При разработке СВЧ устройств для технологических процессов термообработки диэлектрических материалов используются такие уникальные свойства, как [ 1.. .25]:
- избирательность нагрева. В многокомпонентной смеси диэлектриков сильнее нагреваются составляющие, у которых тангенс угла диэлектрических потерь более высокий;
- равномерность нагрева. Электромагнитное поле мгновенно проникает в диэлектрические материалы на значительную глубину, обеспечивая равномерное распределение выделяющегося тепла по всему объему обрабатываемого материала независимо от его теплопроводности;
- высокая чистота нагрева. СВЧ энергия подводится к материалу через защитные диэлектрические оболочки - окна или через упаковку. В этом случае нет необходимости использовать какие-либо вещества в качестве теплоносителей;
- саморегуляция нагрева. Нагрев высушенных участков автоматически прекращается, так как тангенс угла диэлектрических потерь большинства материалов уменьшается по мере их высыхания;
- высокий коэффициент преобразования СВЧ энергии в тепловую энергию.
Использование электромагнитного поля сверхвысоких частот для целей термообработки диэлектрических материалов позволяет осуществить

Полимеризация в СВЧ полях капроновых канатов увеличивает их прочность на разрыв в несколько раз. При скорости технологического процесса (4...5) М—, длина электродинамической системы составляет 1000 мм, мин
а СВЧ мощность - 1,5 кВт.
В [3] описано устройство для термообработки сосисок, в котором в качестве электродинамического устройства используется диафрагмированный волновод. Коэффициент замедления электродинамической системы составляет - 2, 0; рабочая длина волны - 12, 24 см, а диаметр сосисок - 20 мм.
На рис. 1.4.4 представлен общий вид аналогичного СВЧ устройства, которое может использоваться для термообработки проточных сред.
Рис. 1.4.4. СВЧ устройство для термообработки проточных сред.
1 - короткозамыкающие поршни в прямоугольном волноводе; 2 - согласующие секции диафрагмированного волновода; 3 - нагреваемый материал; 4 - диафрагмированный волновод; 5 - кварцевая трубка;
6 - коаксиально-волноводный переход; 7 — 3 дБ мост для деления мощности СВЧ генератора пополам.