Разработка электродинамического метода СВЧ влагометрии зерна в потоке

• Автор: Семенова, Татьяна Ильинична
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 130 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. Теоретические предпосылки использования

физических методов для измерения влажности зерна.

1.1 .Влага в твердых телах и величины, характеризующие е содержание.

1.2.Прямые методы определение влажности зерна.

1.3.Косвенные методы определение влажности зерна

1.3.1. Неэлектрические методы измерения влажности

1.3.2.Измерение влажности зерна методом инфракрасного излучения

1.3.3. Электрические методы измерения влажности

ВЫВОДЫ.
ГЛАВА II. Влагометрия на сверхвысоких частотах.
2.1. Особенности измерения влажности в диапазоне сверхвысоких частот.
2.2. Квазиоптические и фазовые методы
определения влажности.
2.3. Резонаторный метод измерения диэлектрической проницаемости материалов
ВЫВОДЫ.
ГЛАВА III. Измерительно вычислительный комплекс
для определения влажности зерна
3.1 Общая схема измерительной части ИВК.
3.2.Разработка методики метрологического обеспечения измерительных и расчтных операций ИВК.
3.3.Структурная схема измерительной части ИВК
для определения влажности зерна в потоке
3.4 Погрешность определения добротности и волнового
сопротивления резонатора.
ВЫВОДЫ.
ГЛАВА IV. Рекомендации по проектированию СВЧ установки
для сушки зерна
4.1 .Особенности взаимодействия СВЧ излучения с
веществом.
4.2.Процессы дегидратации вещества в СВЧ
электромагнитном поле.
4.3.Электродинамическое моделирование СВЧ
установки для изучения процессов влагометрии
зернового потока
4.4 Разработка структуры измерительных стендов и
стенда по электродинамическому моделированию.
4.5. Разработка методики экспериментальных исследований.
4.6. Математическая модель управления процессом влагометрии зерновой массы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Одним из недостатков различных конструкций тепловых аппаратов с применением традиционных теплоносителей - горячего воздуха, пара, горячей воды -является их высокая инерционность, что не позволит создать эффективную систему управления технологическим процессом. Использование электромагнитной энергии сверхвысоких частот позволит решить эту задачу и на основе разработанных алгоритмических процедур, создать ряд автоматизированных систем, начиная от простых, имеющих информационный характер, до более сложных, непосредственно управляющих технологическим процессом тепловой обработки. Микроволновая энергия, распространяющаяся с очень высокой скоростью, непосредственно генерируется в объеме продукта. Перенос тепла за счет теплопроводности и конвекции является вторичным фактором. Первоначально тепло выделяется в соответствии с распределением электрической составляющей поля, диэлектрическими характеристиками обрабатываемого объекта и параметрами электродинамической системы. Таким образом нужного распределения температуры можно достичь расчетом соответствующих конструктивных и электродинамических характеристик технологической сверхвысокочастотной камеры. Преимуществом СВЧ нагрева является возможность практически мгновенного прогрева толстых слоев материала в силу высокой проникающей способности СВЧ излучения и возможность управления мощностью СВЧ установки, обеспечивающей температурный режим как на поверхности, так и во всем объеме материала. По сравнению с традиционными методами при сверхвысокочастотном нагреве значительно сокращается продолжительность сушки при этом не только не снижается пищевая ценность, но и более полно сохраняются основные полезные свойства зерна. Результаты исследований [,] показали, что внутренние процессы, происходящие в продуктах при СВЧ нагреве, сложны и неоднородны. СВЧ нагрев принято считать «мягким», поскольку исключается перегрев и возгорание продукта, а уменьшение длительности воздействия при повышенных температурах агента сушки способствует сохранению биологических качеств зерна и его продуктов []. Эффективность же использования СВЧ установок определяется также соблюдением экологической чистоты технологического процесса за счет более точного соблюдения режимов тепловой обработки исходной массы сырья. СВЧ сушка зерна характеризуется сложными нестационарными процессами поглощения микроволновой энергии и теплопереноса. Изучение этих процессов осложняется тем, что теплофизические и особенно диэлектрические характеристики, такие как удельная теплоемкость, плотность, коэффициент теплопроводности, диэлектрическая проницаемость, коэффициент потерь и ряд других, являются функциями температуры. Создание высокопроизводительного и эффективного оборудования возможно в результате замены источника энергии в традиционных сушильных установках на генератор СВЧ. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на: научной конференции «Научно-технический прогресс в Агроиндустрии» при МГУПП, НИИ винограда и вина, Ялта, г; VII научно-практической конференции «Инновационные технологии в пищевой промышленности третьего тысячелетия», Москва, г; научно-практической конференции «Технологии, научно-техническое и информационное обеспечение в образовании и производстве», г. Вязьма г. МГТА г. Электродинамический метод измерения влажности зерна в потоке, основанный на измерении его диэлектрической проницаемости. Математическая зависимость влажности зерна в потоке от температуры, создаваемой под воздействием СВЧ излучения. Структурная схема измерительно-вычислительного комплекса для определения влажности зерна, основным элементом которой является резонатор СВЧ, соединенный с частотомером. Методика оценки погрешности расчета добротности резонатора и его волнового сопротивления, функционально связанных с влажностью зерна, учитывающая класс точности частотомера. Совокупность сформированных обоснованных научных положений, а также результаты их практической реализации и внедрения в промышленность представляют собой решение актуальной задачи по определению влажности зерна в потоке с помощью СВЧ влагометрии.