Автоматизированная система управления мобильной СВЧ-установкой для термообработки материалов

• Автор: Бубнов, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 113 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА

СВЧ ТЕРМООБРАБОТКИ ВЛАЖНЫХ МАТЕРИАЛОВ

2.1. Экспериментальное исследование поля температур в однородных материалах и двухслойных структурах.

2.2. Обсуждение полученных результатов.

2.3. Мобильная СВЧустановка для термообработки материалов с неограниченным объемом как объект управления

Глава 3. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА

СВЧТЕРМООБРАБОТКИ ВЛАЖНЫХ МАТЕРИАЛОВ

3.1. Математическая модель термообработки влажных материалов с неограниченным объемом в СВЧполе плоской ЭМволны.
3.2. Метод определения коэффициентов затухания и отражения
по экспериментальной кривой распределения температуры.
3.3. Процедура расчета момента догрева влажного материала до заданной температуры на заданной глубине.
Глава 4. РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ МОБИЛЬНОЙ СВ ЧУ СТАНОВ КОЙ ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ С НЕОГРАНИЧЕННЫМ ОБЪЕМОМ
4.1. Экспрессоценка влагосодержания методом СВЧоблучения
4.2. Алгоритм управления мобильной СВЧустановкой
4.3. Автоматизированная система управления мобильной СВЧ установкой для термообработки материалов с неограниченным объемом.
ВЫВОДЫ.
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.
ЛИТЕРАТУРА


Вторая глава посвящена экспериментальному исследованию кинетики СВЧ-нагрева и поля температур в глубине влажных конструкционных строительных материалов (гипсовая штукатурка, древесина, кирпичная кладка), а также двухслойных структур: гипсовая штукатурка-древесина, гипсовая штука-турка-кирпичная кладка. Описаны методика приготовления образцов и методика экспериментального исследования. Анализ полученных зависимостей распределения температуры в глубине материалов проведен с использованием современных представлений теории распространения плоской ЭМ-волны в диэлектриках с потерями и теории тепломассопереноса. Экспериментальным путем определены режимы проведения процесса СВЧ-термообработки (времена СВЧ-облучения), обеспечивающие уничтожение домового гриба и жучка-точильщика в различных конструкционных строительных материалах. Сформулированы подходы к реализации расчетно-экспериментального метода экспресс-оценки влагосодержания в неоднородных материалах с неограниченным объемом (стена). В третьей главе рассматриваются вопросы теории и расчета процесса СВЧ-термообработки материалов с неограниченным объемом. Разработаны физическая и математическая модели процесса. Математическая модель описывает нестационарный процесс распространения тепла в глубине однородных и неоднородных (двухслойных) материалов при их одностороннем СВЧ-облучении, а также сушку. Механизм сушки до достижения температуры фазового перехода интерпретирован как. Предложен и разобран на примере расчетно-экспериментальный метод определения коэффициентов затухания и отражения ЭМ-волны в материале с неизвестными (или неполными) электрофизическими свойствами. Получены соотношения для расчета поля температур и поля влагосодержаний в глубине однородных и неоднородных материалов (двухслойных структур) при их СВЧ-облучении. Получено выражение для оценки величины давления пара, развиваемого в материале при его интенсивной СВЧ-сушке. В заключение главы рассмотрены методика и примеры расчета параметров процесса СВЧ-термообработки, осложненного сушкой, в сопоставлении с экспериментом. Методика расчета предусматривает определение времени нагрева однородного материала и двухслойной структуры материалов до заданной температуры на заданной глубине. Четвертая глава посвящена разработке автоматизированной системы управления мобильной СВЧ-установкой для термической обработки материалов с неограниченным объемом. СВЧ-облучении материала и регистрации температурного распределения в его толщине). Разработаны алгоритм и структура автоматизированной системы управления мобильной СВЧ-установкой для термообработки материалов с неограниченным объемом. Автоматизированная система управления определяет момент догрева влажного материала или влажной двухслойной структуры материалов до заданной температуры на заданной глубине, при необходимости производит коррекцию времени догрева до заданной температуры на заданной глубине, исполняет операции, обеспечивающие перемещения СВЧ-установки с рупорной ан-* тенной на заданное расстояние в горизонтальном и вертикальном направлениях в моменты окончания циклов облучения фиксированного участка. Численные значения температур, до которых следует производить разогрев материалов с целыо уничтожения в них вредителей (домовой гриб, жучок-точильщик), уточнены с помощью дополнительно поставленных экспериментов по кинетике естественного охлаждения двухслойных структур. Научная новизна. Разработана математическая модель процесса СВЧ-термообработки однослойных и двухслойных влажных материалов. Модель описывает нестационарный процесс распространения тепла в толще материала и учитывает перенос влаги как путем диффузионного механизма, так и за счет фильтрационного движения пара. Получены соотношения для расчета поля температур и поля влагосодержаний в глубине однослойных и двухслойных материалов при их одностороннем СВЧ-облучении. Предложен метод экспресс-оценки влагосодержания однослойных и двухслойных материалов с неограниченным объемом, основанный на анализе распределения температуры в их глубине. Метод предусматривает контрольное СВЧ-облучение, измерение температур в толще (числом, равным числу слоев), процедуру расчета влагосодержания.