Рабочие камеры лучевого типа СВЧ электротехнологических установок для модификации диэлектриков

Основные результаты и выводы из них сводятся к следующему:

1. Исследована проблема энергетической эффективности камер лучевого типа, реализующих тепловую и нетепловую СВЧ модификацию диэлектриков. Для повышения энергетической эффективности предложено применять согласующий четвертьволновый трансформатор и приемную рупорную систему, позволяющую использовать пришедшую в нее СВЧ энергию для модификации того же диэлектрика в той же камере лучевого типа или другой диэлектрик в дополнительный рабочей камере любого типа.

2. Решена самосогласованная краевая задача электродинамики и теп-ломассопереноса (теплопроводности) для камер лучевого типа. На базе этого решения построены методы расчета камер лучевого типа и математического моделирования тепловой модификации.

3. Предложена конструкция многогенераторной СВЧ электротермической установки на камере лучевого типа, позволяющая сконцентрировать СВЧ энергию в ограниченном объеме нагреваемого объекта. Разработанные алгоритмы и программное обеспечение математического моделирования термообработки в камерах лучевого типа позволили исследовать технические возможности этих камер для высокотемпературного нагрева объектов с целью получения наноматериалов и установить максимально достижимую температуру объекта при современных серийных магнетронов в качестве СВЧ генераторов.

4. Разработаны методы расчета нового класса камер лучевого типа, предназначенных для нетепловой СВЧ модификации полимерных материалов и изделий. Предложены конструкции и исследованы характеристики камер лучевого типа для нетепловой СВЧ модификации твердых, сыпучих и жидких материалов. Это дает возможность исследователям нетепловой СВЧ модификации полимеров проектировать промышленные СВЧ электротехнологические установки, реализующие предлагаемые ими технологические процессы.

5. Предложены технико-экономические принципы проектирования камер лучевого типа и СВЧ электротехнологических установок на их основе, позволяющие получать максимальную прибыль при их эксплуатации.

Итак, в настоящей диссертационной работе решена научно-практическая задача, имеющая существенное значение для технологического перевооружения предприятий в той области, к которой относится термообработка различных диэлектриков, получение полимерных материалов и изделий с новыми полезными технологическими свойствами.

В диссертации основное внимание уделено разработке основного узла высокопроизводительных, энергосберегающих СВЧ электротехнологических установок — рабочей камеры, а именно камеры лучевого типа, наименее исследованного типа рабочих камер, имеющих несомненные преимущества перед рабочими камерами иного типа.

На наш взгляд, дальнейшее развитие работ в области СВЧ модификации диэлектриков требует удешевление СВЧ генераторов, источников их питания и всей установки в целом, проведения исследований в областях, пока что малоизученных, таких как определение электрофизических и теп-лофизических параметров модифицируемых диэлектриков в широком интервале температур вплоть до максимально достижимых при СВЧ энергоподводе.

Заключение

.

В результате научных исследований, положенных в основу этой диссертации, предложены методы расчета и конструкции камер лучевого типа СВЧ электротехнологических установок для модификации диэлектриков.

1. Доглополов H.H. Электрофизические методы в технологии строительных материалов/ H.H. Долгополов — М.: Изд-во литературы по строительству, 1971.—376 с.

2. Рогов И. А. Электрофизические методы обработки пищевых продуктов/ И. А. Рогов.— Мл Агропромиздат, 1988.— 336 с.

3. Лыков A.B. Теплои массообмен в процессе сушки / A.B. Лыков. — М.- Л.: Госэнергоиздат, 1956.— 599 с.

4. Пюшнер Г. Нагрев энергией сверхвысоких частот / Г. Пюшнер. — М.: Энергия, 1968.-311 с.

5. СВЧ энергетика / Под ред. Э. Окресса—Т.2. М.: Мир, 1971.— 423 с.

6. Архангельский Ю. С. СВЧ электротермия / Ю. С. Архангельский. — Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 1998. — 408с.

7. Рогов И. А. Сверхвысокочастотный и инфракрасный нагрев пищевых продуктов / И. А. Рогов, C.B. Некрутман. — М.: Пищевая промышленность, 1976.— 364 с.

8. Архангельский Ю. С. СВЧ электротермические установки лучевого типа / Ю. С. Архангельский, C.B. Тригорлый. — Саратов: Сарат. гос. техн. унт, 2000 122 с.

9. Колесников Е. В. Проектирование электротехнологических установок / Е. В. Колесников. — Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2006.— 282 с.

10. Вайнпггейн Л. А. Электромагнитные волны / Л. А. Вайнпггейн. — М.: Советское радио, 1957.—581 с.

11. Тамм И. Е. Основы теории электричества / И. Е. Тамм. — М.: Госиздат. технико-теоретической литературы, 1954.— 620 с.

12. Архангельский Ю. С. Сверхвысокочастотные нагревательные установки для интенсификации технологических процессов / Ю. С. Архангельский, И. И. Девяткин. — Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1983 — 140 с.

13. Игнатов В. В. Влияние электромагнитных полей сверхвысокочастотного диапазона на бактериальную клетку / В. В. Игнатов, В. И. Панасенко, А. В. Пиденко, Ю. П. Радин, Б. А. Шендеров. — Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1978 77с.

14. Рогов И. А. Техника сверхвысокочастотного нагрева пищевых продуктов / Н. А. Рогов, C.B. Некрутман, Г. В. Лысов. — М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981.— 199с.

15. Бородин И. Ф. СВЧ энергия в сельскохозяйственных электротехнологиях / И. Ф. Бородин // Электрофизические методы обработки пищевых продуктов и сельскохозяйственного сырья: Материалы шестой Всесоюзной науно-техн. конф. -М., 1989 С. 95 — 98.

16. Сатаров И. К. Микроволновые устройства с бегущей волной для термообработки диэлектрических материалов / И. К. Сатаров И.К., В. В. Комаров. — Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2000 — 136 с.

17. Архангельский Ю. С. Элементная база СВЧ электротермического оборудования / Ю. С. Архангельский, В. А. Воронкин. — Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2003. 212 с.

18. Коломейцев В. А. Микроволновые системы с равномерным нагревом / В. А. Коломейцев, В. В. Комаров., ЧЛ — Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 1997; 285с.

19. Нетепловые эффекты миллиметрового излучения / Сб. статей под ред. Н. Д. Девятков — М.: Институт радиотехники и электроники АН СССР, 1981.— 347с.

20. Калганова С. Г. Применение нетеплового действия СВЧ электромагнитных колебаний для модификации поликапроамидных волокон / С. Г. Калганова, М. Ю. Морозова // Электричество. 2004 — № 5. С. 44 — 46.

21. Лаврентьев В. А. Влияние СВЧ электромагнитного поля на процесс отверждения эпоксидных смол / В. А. Лаврентьев, С. Г. Калганова // Современные проблемы радиоэлектроники: Сб. науч. тр. — Красноярск: Крас. гос. техн. ун-т, 2002 С. 139 — 140.

22. Калганова С. Г. Влияние СВЧ воздействия электромагнитного поля на кинетику отверждения эпоксидных смол / С. Г. Калганова // Вестник СГТУ, 2006, № 1 (10), выпуск 1. С. 90 — 95.

23. Говарикер В. Р. Полимеры / В. Р. Гаварикер. — М.: Наука, 1990 г. —123с.

24. Сажин Б. И. Электрические свойства полимеров / Б. И. Сажин — Л.: изд-во «Химия», 1977. — 354с.

25. Гришина Е. М. Согласование обрабатываемого диэлектрика с рупорным излучателем камеры лучевого типа СВЧ электротермической установки / Ю. С. Архангельский, Е. М. Гришина // Вестник СГТУ, 2006, № 4 (19), выпуск 4, С. 23 27.

26. Гришина Е. М. Рабочая камера СВЧ электротехнологической установки для нетепловой модификации тканей с полимерной нитью / Е. М. Гришина, С. Г. Калганова // Вестник СГТУ 2006, № 4 (19), выпуск 4, С. 125 -130.

27. Патент 3 939 320 (США). СВЧ печь с решеткой специальной конструкции / / Изобретения за рубежом. —1976. — Вып. 53. — № 10.

28. A.c. 647 898 (СССР). СВЧ устройство для термообработки протяженных диэлектрических материалов / Ю. С. Корьев и др. // Б.И. — 1976. — Шв.

29. A.c. 273 956 (СССР). СВЧ печь для нагрева пищевых продуктов /I.

30. Ю. В. Лейбин, А. И. Изотов / / Тематический указатель литературы. Сер. Электроника СВЧ. М.: ЦНИИ Электроника. — 1975. — Вып. 4 (135).

31. Патент 1 493 408 (Великобритания). Сверхвысокочастотная печь с равномерным распределением электрического поля // Изобретения в СССР и за рубежом. — 1978. Вып.116. — № 4.

32. Патент 1 462 614 (Великобритания). Сверхвысокочастотная печь // Изобретения в СССР и за рубежом. — 1977. — Вып. 53. — № 2.

33. Патент 2 358 092 (Франция). Устройство регулирования нагрузки линии СВЧ и промышленная печь с таким устройством И Изобретения в СССР и за рубежом. -1978. Вып. 114. — № 13.

34. Патент 52−34 060 (Япония). Электронная печь // Тематический указатель литературы. Сер. Электроника СВЧ. — М.: ЦНПИ Электроника. — 1979.-Вып. 2 (251).

35. Патент 47−12 596 (Япония). СВЧ нагреватель // Тематический указатель литературы. Сер. Электроника СВЧ. — М.: ЦНПИ Электроника. — 1975.-Вып. 4 (135).

36. Бацев П. В. Промышленная СВЧ печь для групповой обработки диэлектрических материалов / П. В. Бацев // Электронная техника. Сер. Электроника СВЧ. 1974 —№ 9. —с.74−83.

37. A.c. 411 553 (СССР). Устройство для СВЧ нагрева материалов / И. И. Девяткин и др. / / Б.И. 1974. — № 2.

38. Терещенко А. И. Цилиндрический открытый предельный резонатор с колебаниями основного типа /А.И. Терещенко, В Л. Мироненко / / Вопросы электронной техники. — Саратов: СПИ, 1974. — С.29−34.

39. Некрутман C.B. Аппараты СВЧ в общественном питании./ C.B. Не-крутман // —М.: Экономика, 1973.

40. A.c. 388 328 (СССР). Нагревательная камера / В JL Мироненко / / Б.И. —1973. — № 28.

41. Патент 1 439 260 (Великобритания). Бытовое электронное оборудование для варки пищи / / Изобретения за рубежом. — 1976. — Вып. 53. — № 14.

42. Патент 51−16 660 (Япония).СВЧ нагреватель // Изобретение зарубе-жом. 1976. — Вып.53. — № 18.

43. Калганова С. Г. Влияние СВЧ электромагнитных колебаний на свойства поликапроамидных нитей / С. Г. Калганова, М. Ю. Морозова // Электричество. — № 5. — С. 44−46.

44. Гришина Е. М. Рабочие камеры лучевого типа СВЧ электротехнологических установок для модификации полимеров больших площадей / С. Г. Калганова, Ю. С. Архангельский, Е. М. Гришина // Электричество, № 1. -2009. — С.60−63.

45. Гришина Е. М. Антенные излучатели камер лучевого типа СВЧ электротермических установок / Е. М. Гришина // Радиотехника и связь: Материалы четвертой международной научно-технической конференции 27−28 июня 2007 г. С. 165−168.

46. Марков Г. Т. Антенны. / Г. Т. Марков, Д. М. Сазонов — М.: Энергия, 1975. -148 с.

47. Пистолькорс A.A. Антенны. / A.A. Пистолькос — Связьиздат, 1947. -321 с.

48. Фрадин А. З. Антенно-фидерные устройства / А. З. Фрадин.— М.: Связь, 1977.-372 с.

49. Рикенглаз Л. Э. К теории нагрева диэлектриков мощными электро-магитными полями / Л. Э. Рикенглаз // И.Ф.Ж. 1971. — Т. XXVII. — № 6. -С.1061−1068.

50. Рикенглаз Л. Э. О применении метода ВКБ к расчету нагрева в электромагнитном поле диэлектриков с потерями, зависящими от температуры / Л. Э. Рикенглах, В.А. Хоминский// Ж.Т.Ф.- 1979. Т. 49. № 8. С. 1767 -1768.

51. Никольский В. В. Электродинамика и распространение радиоволн /В .В. Никольский-М.: Наука, 1978. -544 с.

52. Лебедев И. В. Техника и приборы СВЧ. / И. В. Лебедев. — Т.2. — М.: Высшая школа, 1972.— 346 с.

53. Харвей А. / Техника высоких частот/ А.Харвей. — М.: Сов. Радио, 1982.-432 с.

54. Гришина Е. М. Теория расчета многофункциональной электротехнологической установки / Е.М. Гришина// Вестник СГТУ 2008 № 1(31), выпуск 2. — С.260 — 266.

55. Гришина Е. М. Влияние диэлектрической проницаемости среды, заполняющейсогласующий четвертьволновый трансформатор, на энергетие-скую эффективность камер лучевого типа/ Архангельский Ю. С., Гришина Е. М. Вестник СГТУ, 2007, № 4(29), выпуск 2. С. 6 — 9.

56. Нетушш1 A.B. Высокочастотный нагрев в электрическом поле / A.B. Нетушил — М.: Высшая школа, 1961. 432 с.

57. Богородицкий Н. П. Теория диэлектриков / НЛ. Богородицкий. — М.- JI.: Госэнергоиздат, 1965. 325 с.

58. Кутателадзе С. С. Основы теории теплообмена / С. С. Кутателадзе. — М.: Атомиздат, 1979. — 346с.

59. Лыков A.B. Теория теплои массопереноса / A.B. Лыков, Ю. А. Михайлов. — М.- Л.: Госэнергоиздат, 1963. — 236 с.

60. Зевеке Г. В. Основы теории цепей / Г. В. Зевеке, П. А. Ионкин, A.B. НетушилС.В. Страхов. — М.: Госэнергоиздат, 989. 528с.

61. Schelkunoff S.A. Conversion of Maxvell’s Equations into Generalized Telegraphist’s / Bell. SystTechn. Jonrn. 1956. P.995−1045.

62. Нейман. M.C. Обобщение теории цепей на волновые процессы / М. С. Нейман. — М.- Л.: Госэнергоиздат, 1956;192с.

63. Бова Н. Т. Методы анализа устройств СВЧ / Н. Т. Бова, Ю.В. Тол-стиков. — Киев: Техника, 1976. — 103с.

64. Гришина Е. М. / Математическое моделирование процесса СВЧ электротермической обработки диэлектриков в камерах лучевого типа / Архангельский Ю. С., Гришина Е. М. // Успехи современной радиотехники 10'2008 Москва: Радиотехника, 2008. — С.27 -33.

65. Гришина Е. МУ Максимально достижимая температура в СВЧ электротермических установках / Е. М. Гришина, Ю. С. Архангельский // Успехи современной радиотехники 10'2008 — Москва: Радиотехника, 2008. — С. 180—183.

66. Гришина Е. М. / К вопросу о получении максимальной удельной поглощенной мощности в камерах лучевого типа / Ю. С. Архангельский, Е. М. Гришина // Вестник СГТУ 2007 № 4(29), выпуск 2, С. 24−27.

67. Дульнев Г. Н. /Теплообмен в радиоэлектонных аппаратах / Г. Н. Дульнев, Э. М. Семяшкин —Л.: Энергия, 1968. 127с.

68. Свенчанский А.Д./ Электрические промышленные печи/ Свенчан-ский А. Д. — М., Энергия, 1975—382с.

69. Гришина Е.М./ Целесообразность применения гибридных СВЧ электротехнологических установок/ Е.М.Гришина// Вестник СГТУ 2007 № 4(29), выпуск 2, С. 26 29.

70. Патент на полезную модель (Р-Ф-) 86 373. Комбинированная установка для СВЧ обработки различных материалов / Архангельский Ю. С., Калганова С. Г, Гришина Е. М., Лаврентьев В. А. Приоритет от 11.01.2009,.

71. Рабинович Е. З. Гидравлика / Е. З. Рабинович. — М.: Недра, 1 980 456 с.

72. Ботук Б. О. Гидравлика / Б. О. Ботук. — М.: Высшая школа, 1962. —564с.

73. Фролов А. Г. Основы транспорта сыпучих материалов по трубам без несущей среды / А. Г. Фролов. М.: Наука, 1966. — 347с.

74. Колесников Е. В. СВЧ установка для обработки сыпучих материалов / Е. В. Колесников // Повышение эффективности использования энергоресурсов Поволжья. — Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1990. — С. 171−172.

75. Малаков И. Н. Критериальное уравнение истечения сыпучих тел / И. Н. Малаков // ДАН УССР. Сер. А. Физико-математические и технические науки. 1988. — № 8. — С.32−35.

76. Колесников Е. В. Разработка теории, конструкции и исследование характеристик СВЧ электротермических установок вертикального типа / Е. В. Колесников // Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. — Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т. — 1991. —197 с.

77. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования / Офиц. Изд. М: Госстрой России, Мин. экономики Р.Ф., Мин. Финансов Р. Ф., 1994,31 марта. № 7.-12/47.

78. Гришина Е. М. Энергетическая эффективность линии передачи и рупорных излучателей СВЧ электротермических установок с рабочими камерами лучевого типа / Ю. С. Архангельский, Е. М. Гришина // Вестник СГТУ 2008 № 1(31), выпуск 2, С. 237−246.