Разработка и исследование СВЧ-устройств для плавления снежно-ледяной массы

• Автор: Лапочкин, Марат Сириневич
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 153 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Список принятых сокращений и обозначений

Введение

ГЛАВА 1. СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПЛАВЛЕНИЯ СЛМ

1 1 Устройства для плавления СЛМ

1 1 1 Классификация устройств для плавления СЛМ

1 12 Способ естественного таяния СЛМ

1 1 3 Стационарные устройства для интенсифицированного плавления

113 1 Стационарное устройство для интенсифицированного плавления СЛМ на основе применения теплых вод городской канализации
113 2 Стационарное устройство для интенсифицированного плавления СЛМ на основе сбросных вод ТЭЦ и на базе тепловой сети
113 3 Стационарные устройства для интенсифицированного
плавления СЛМ на основе различных видов топлива
1 1 4 Мобильные устройства для интенсифицированного плавления

114 1 Мобильное устройство интенсифицированного
плавления СЛМ на основе дизельного и газового топлива
114 2 Мобильное устройство интенсифицированного
плавления СЛМ на основе теплоэлектронагревателей 23 1 1 5 Комбинированные способы обработки СЛМ
1 1 6 Перспективные и развивающиеся направления в пути
повышения эффективности плавления СЛМ
1 2 СВЧ нагрев диэлектрических сред с фазовыми переходами
1 2 1 Принципы взаимодействия диэлектрических сред с энергией
СВЧ ЭМП
1 2 2 Взаимодействие СВЧ ЭМП с водой в разных фазовых
состояниях
1 3 Математическое моделирование процесса плавления СЛМ
1 4 Адаптивное автоматическое управление технологическим процессом
обработки СЛМ при фазовых переходах
1 5 Сравнительная оценка энергетической эффективности СВЧ
интенсификации процесса плавления СЛМ с традиционными способами теплового воздействия
16 Выводы по ГЛАВЕ 1 Постановка задач исследований
ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА СВЧ НАГРЕВА СЛМ ПРИ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДАХ
2 1 Математическая модель СВЧ нагрева трехслойных сред состоящих из
снега, межфазного снежно-водяного слоя и воды (плоская модель)
2 1 1 Постановка задачи
2 12 Составление разностной схемы

2 13 Проведение вычислительного эксперимента и обсуждение
полученных результатов
2 1 4 Выводы по разделу
2 2 Математическая модель СВЧ нагрева снега, льда и воды в виде
трехслойных структур при их различных взаиморасположениях и при движении межфазной границы таяния (двухмерная нестационарная модель)
2 2 1 Постановка задачи
2 2 2 Метод численного решения задачи .
2 2 3 Проведение вычислительного эксперимента и обсуждение
полученных результатов
2 2 4 Выводы по разделу
2 3 Выводы по ГЛАВЕ 2
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПЛАВЛЕНИЯ СЛМ ПРИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ
3 1 Лабораторный макет УП СЛМ и методика проведения
экспериментальных исследований
3 2 Экспериментальное исследование процесса СВЧ нагрева трехслойных
структур из различных фаз воды
3 3 Экспериментальное исследование процесса СВЧ плавления СЛМ при
отведении талой воды из рабочей камеры обработки
3 4 Теоретико-практическое исследование процесса плавления СЛМ при
комбинированном энергетическом воздействии СВЧ и ультразвукового полей
3 5 Выводы по ГЛАВЕ 3
ГЛАВА 4. СОЗДАНИЕ, РАЗРАБОТКА, РЕАЛИЗАЦИЯ И ВНЕДРЕНИЕ ПИЛОТНОЙ МОДЕЛИ СВЧ-УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПЛАВЛЕНИЯ СЛМ С АДАПТИВНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ
4 1 Построение структуры СВЧ-устройства для плавления СЛМ
4 2 СВЧ-устройство для плавления СЛМ МСУ-0 2-01
42 1 Назначение и конструкция МСУ-0 2-01
422 Результаты исследовательских испытаний УП СЛМ МСУ-0 2-01
4 3 Адаптивная схема управления технологическим процессом обработки
СЛМ при фазовых переходах
4 4 Контроль КСВ рабочей камеры при технологической обработке СЛМ
4 5 Алгоритм адаптивного управления технологическим процессом
обработки СЛМ
4 6 Сравнительные исследования режимов работы СВЧ-устройств при
технологической обработке СЛМ с адаптивным управлением процессом плавления и без управляющего воздействия на процесс плавления
4 7 Особенности построения конструкций рабочих камер плавления, систем
возбуждения, согласования и распределения электромагнитной энергии для СВЧ обработки СЛМ 4 8 Эскизные проекты мобильных УП СЛМ на базе шасси грузовых
автомобилей
4 8 1 Мобильное УП СЛМ на базе шасси УАЗ-ЗЗОЗ
4 8 2 Мобильное УП СЛМ на базе шасси КамАЗ-43118
4 9 Выводы по ГЛАВЕ 4
5 Основные результаты работы
Список использованных источников
Приложения

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ
СЛМ - снежно-ледяная масса;
СВЧ - сверхвысокая частота;
УП - устройство плавления;
ЭТУ - электродинамическая технологическая установка; МВТ - микроволновые технологии;
СВЧТК - СВЧ технологический комплекс;
ЭМВ - электромагнитная волна;
ЭМИ - электромагнитное излучение;
ЭМП - электромагнитное поле;
КСВ - коэффициент стоячей волны;
ИК - инфракрасный;
ТЭН - теплоэлектронагреватель;
МКЭ - метод конечных элементов;
МКР - метод конечных разностей;
КПД - коэффициент полезного действия;
ДМ - диэлектрический материал.

управления является поддержание необходимого режима обработки по заранее заданной программе.
Второй класс систем управления применяется в многофункциональных СВЧ технологических комплексах (СВЧТК), предназначенных для обработки разновидностей материалов со схожими параметрами и свойствами или определенных материалов, обладающих различными исходными или конечными показателями. В данном случае устройство управления организует требуемый режим воздействия, соответствующий данному виду объекта обработки и его входным и выходным параметрам, а также формирует соответствующие заданному режиму управляющие воздействия.
Наиболее совершенным, с точки зрения возможностей достижения требуемых показателей качества СВЧ обработки, является управление, основанное на принципах адаптивной организации (рис.1.1.).
Рис. 1.1. Структурная схема управления адаптивного СВЧТК.
При адаптивной организации управления СВЧТК имеется обратная связь, связывающая объект управления и устройство управления СВЧТК. В устройство управления, помимо информации о типе продукта и его входных Увх и выходных Увых показателях, поступают также данные о текущем состоянии характеристик диэлектрических материалов в рабочей камере СВЧТК. Устройство управления обеспечивает решение задач, характерных для предыдущего класса, а также вырабатывает управляющие воздействия,