Методы и устройства повышения эффективности СВЧ комплексов обработки нефтепродуктов

• Автор: Гараев, Тимур Кавасович
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 144 с. : ил.

Введение

Глава 1. Сверхвысокочастотный нагрев диэлектрических сред

1.1. Области применения СВЧ нагрева

1.2. Установки СВЧ нагрева.

1.3. Проблемы практической реализации СВЧ комплексов.

1.3.1. Процессы СВЧ обработки

1.3.2. Реализация СВЧ обработки и управления в технологических установках обработки нефтепродуктов и других диэлектрических сред.

1.4. Математическое моделирование сверхвысокочастотного нагрева. Выводы.

Глава 2. Математическое моделирование сверхвысокочастотного нагрева

диэлектрических сред.

2.1. Математическое моделирование сверхвысокочастотного нагрева полубесконечных диэлектрических сред.
2.1.1. Модель сверхвысокочастотного нагрева при падении плоской электромагнитной волны на полубесконечную диэлектрическую среду модель 1.
2.1.1.1. Сравнительный расчт СВЧ нагрева по модели Рикенглаза Л.Э. и новому полученному решению
2.1.1.2. Численный расчт сверхвысокочастотного нагрева при разном времени нагрева
2.1.1.3. Численный расчт сверхвысокочастотного нагрева диэлектрической среды на разных частотах и при разной мощности источника.
2.2. Математическое моделирование сверхвысокочастотного нагрева диэлектрических сред конечной толщины
2.2.1. Модель сверхвысокочастотного нагрева при падении плоской электромагнитной волны на диэлектрическую среду конечной толщины с отражением от противоположной границы модель
2.2.1.1. Повышение равномерности нагрева среды за счт выбора частоты излучателя. Численный расчет
2.2.2. Модель сверхвысокочастотного нагрева при падении плоской электромагнитной волны на диэлектрическую среду конечной толщины с отражением от противоположной границы с поворотом плоскости поляризации модель
2.3. Математическое моделирование сверхвысокочастотного нагрева диэлектрических сред конечной толщины с встречным возбуждением.
2.3.1. Модель сверхвысокочастотного нагрева при встречном падении плоских электромагнитных волн на диэлектрическую среду конечной толщины, возбуждаемых некогерентными источниками модель
2.3.2. Модель сверхвысокочастотного нагрева при встречном падении плоских электромагнитных волн на диэлектрическую среду конечной толщины, возбуждаемых когерентными источниками модель
2.3.3. Сравнительный анализ результатов численного моделирования сверхвысокочастотного нагрева при разных способах возбуждения электромагнитного поля
2.4. Двумерная модель сверхвысокочастотного нагрева диэлектрической среды с известными поверхностными распределениями плотности мощности источника модель
2.4.1.Численный расчт сверхвысокочастотного нагрева древесины
2.4.2. Численный расчт сверхвысокочастотного нагрева водонефтяной эмульсии ВНЭ движущимся излучателем8О
2.5. Трхмерная модель сверхвысокочастотного нагрева диэлектрической среды модель 7.
Глава 3. Экспериментальное исследование сверхвысокочастотного нагрева водонефтяной эмульсии
3.1. Экспериментальное исследование зависимости комплексной диэлектрической проницаемости водонефтяной эмульсии от температуры.
3.1.1. Численный расчт сверхвысокочастотного нагрева водонефтяной эмульсии с учетом экспериментальных данных.
3.2. Проверка адекватности математических моделей
сверхвысокочастотного нагрева водонефтяной эмульсии.
3.2.1. Проверка адекватности трхмерной математической модели сверхвысокочастотного нагрева водонефтяной эмульсии
3.2.2. Проверка адекватности математической модели сверхвысокочастотного нагрева полубесконечной среды
Глава 4. Разработка комплексов сверхвысокочастотного нагрева нефтепродуктов.
4.1. Исследование режимов воздействия сверхвысокочастотных электромагнитных полей на водонефтяную эмульсию.
4.2. Пилотный образец технологического модуля сверхвысокочастотной обработки водонефтяной эмульсии в канале концевого делителя фаз
4.3. Промысловый модуль сверхвысокочастотной обработки водонефтяной эмульсии ПМВК0.
4.3.1. Разработка камеры электродинамической обработки водонефтяной эмульсии
4.4. Сверхвысокочастотные устройства по переработке водомасляной эмульсии.
4.5. Устройство термообработки сыпучих и жидких диэлектрических материалов в электромагнитном поле сверхвысокой частоты
Приложение.
Основные результаты и выводы.
Литература


Современные методы теории функций Воронеж, г. Международная Крымская конференция СВЧ техника и телекоммуникационные технологии. Публикации. По материалам диссертации опубликовано печатных работ, включая 4 статьи, 8 тезисов докладов и патент РФ на полезную модель, а также получено положительное решение на изобретение. Практическое использование результатов диссертации. Лениногорскнефть в ходе выполнения работ по исследованию возможностей использования СВЧ установок на предприятиях нефтедобывающего комплекса, в НИЦ ПРЭ КГТУ им. А.Н. Туполева КАИ при разработке опытной установки для обработки водонефтяной эмульсии, в КГТУ им. А.Н. Туполева КАИ в учебном процессе курсового и дипломного проектирования. Автор выражает благодарность доценту кафедры специальной математики КГТУ им. А.Н. Туполева КАИ, к. Анфиногентову В. И. за научные консультации, а также коллективу НИЦ ПРЭ КГТУ им. А.Н. Туполева КАИ за помощь в работе. ГЛАВА 1. В первой главе приводится обзор областей применения СВЧ устройств в народном хозяйстве как в России и СССР, так и зарубежом, их видов и преимуществ, а также математического моделирования СВЧ нагрева, реализации СВЧ обработки и способов управления установками. Технологическая обработка самых разных материалов почти всегда включает в себя термообработку и, в первую очередь, нагрев или сушку 7и. При традиционных способах нагрева и сушки конвективном, радиационном и контактном происходит поверхностный нагрев объекта. Если теплопроводность объекта низка, что имеет место у диэлектриков, то термообработка объекта происходит медленно, с локальным перегревом поверхности нагрева, отчего возможно подгорание этой поверхности, возникновение внутренних механических напряжений. Все это, в конечном счете, может привести к снижению качества материала или его браку. Для скоростной термообработки материала с высокой проводимостью используют электрический ток промышленной частоты. Этот вид нагрева дает положительный результат только в тех случаях, когда не происходит повышения температуры в местах контакта электрода с нагреваемым объектом. Влияние этого контакта устраняется применением токов высокой частоты , . В этом случае нагреваемый объект помещают между пластинами конденсатора. Токи, возникающие в объекте, вызывают в нем выделение тепла. Высокочастотным, диэлектрическим или сверхвысокочастотным называется нагрев объекта энергией электромагнитного поля сверхвысоких частот. Совокупность таких микроскопических процессов приводит к поглощению энергии поля в объекте. Полное описание этого эффекта может быть получено лишь с помощью квантовой теории. Однако для успешного проектирования электротермических устройств СВЧ нагрева достаточно ограничиться учетом макроскопических свойств материальной среды, описываемых классической физикой. В зависимости от расположения зарядов молекулы диэлектрической среды могут быть полярными и неполярными , . В некоторых молекулах расположение зарядов столь симметрично, что в отсутствии внешнего электрического поля их электрический дипольный момент равен нулю. Полярные молекулы обладают некоторым электрическим дипольным моментом и в отсутствии внешнего поля. При наложении внешнего электрического поля неполярные молекулы поляризуются, то есть симметрия расположения их зарядов нарушается, и молекула приобретает некоторый электрический момент. Под действием внешнего поля у полярных молекул не только меняется величина электрического момента, но и происходит поворот молекулы по направлению поля. Обычно различают электронную, ионную, дипольную и структурную поляризации диэлектрика. На СВЧ наибольший удельный вес имеют дипольная и структурная поляризации, так что выделение тепла, возможно, даже в отсутствии тока проводимости , . Исследованиями, проводимыми в различных странах, установлена высокая эффективность использования СВЧ нагрева в различных областях хозяйственной деятельности промышленности, сельском хозяйстве, медицине и т. Продолжается, причем небезуспешно, поиск новых приложений методов СВЧ обработки.