Глава
Application of a Cylindrical Resonator for Measuring the Parameters of Dielectric Materials
Рассмотрены методы снижения уровня побочных излучений от микроволновых установок, предназначенных для термообработки листовых материалов. Микроволновые установки созданы на основе секций замедляющих систем с переменными параметрами. Для снижения уровня побочных излучений замедляющая система микроволнового устройства помещалась в специальный экран из сетки. Показано, что уровень побочных излучений от работающего микроволнового устройства не превышает допустимых норм.
Представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований в области высокоэффективных микроволновых технологий термообработки стержневых материалов с малой теплопроводностью. Стержни из поли мерных композитных материалов используются в качестве арматуры в строительной индустрии. Предложен ми кроволновый метод равномерного нагрева диэлектрического стержня по всему объёму и снимает внутренние тер мические напряжения в процессе реакции полимеризации. Объемный характер нагрева диэлектрических стерж ней приводит к полноте полимеризации и высокому качеству получаемых изделий. В качестве модели микровол нового устройства с обрабатываемым материалом используется нагруженная длинная линия с заданными гранич ными условиями. Для высокоэффективной термообработки диэлектрических стержней различных диаметров предложено микроволновое устройство, состоящее из двух разных по конструкции секций электродинамических систем, имеющих взаимодополняющее распределение температуры по поперечному сечению стержня. Первая электродинамическая система (круглый волновод) обеспечивает максимальную температуру вдоль оси диэлект рического стержня и ее спад по радиусу к внешней поверхности стержня. Вторая электродинамическая система (замедляющая система типа диафрагмированный волновод) обеспечивает максимальную температуру на внеш ней поверхности стержня и ее спад по радиусу к оси диэлектрического стержня. Результирующее распределение температуры по сечению стержня от двух секций микроволнового устройства должно обеспечить распределение температуры по поперечному сечению стержня, удовлетворяющее требованиям технологического процесса. Экспериментальные исследования проведены на частоте колебаний электромагнитного поля 2450 МГц при диа метре стержня 40 мм. Расхождение теоретических и экспериментальных значений температуры по поперечному сечению стержня не превышало 6%, а отклонение температуры в материале стержня от номинального значения температуры не превышало 8%. Теплопроводность полимерных композитных материалов очень мала и их термо обработка газом или другими известными способами не приводит к равномерности нагрева по всему объему, что ведёт к различным дефектам в готовой продукции при производстве.
Приведены результаты расчета и измерений распределения температуры в листовых диэлектрических материалах, нагреваемых в микроволновых устройствах волноводного типа.
Предложен метод расчета СВЧ - устройств волноводного типа для термообработки листовых диэлектрических материалов. Рассмотрены СВЧ - устройства, отличительной особенностью которых является изменение геометрических размеров узкой стенки прямоугольного волновода, работающего на основном типе волны с целью обеспечения равномерного температуры в обрабатываемом листовом диэлектрическом материале.
Tthe IMPI 48 program offers topics for everyone interested in learning about the latest developments in microwave power science and technology. Each year, IMPI brings together researchers, technologists and engineers from across the globe to share the latest findings of microwave and radio frequency power systems for non-communication applications, including food technology, chemical and material processing, and new emerging technologies. IMPI 48 Symposium was held at the Doubletree Hotel on Canal Street in downtown New Orleans, Louisiana, USA. New this year, IMPI 48’s Food Science and Technology Program will cover topics such as: microwavable food safety, microbiological testing, product validation, microwave oven standards, microwave leakage monitoring, industrial microwave and RF food processing.
Представлен метод расчета распределения температуры в листовом диэлектрическом материала для микроволновых устройств в режиме бегущей волны. Приведены основные уравнения для распределения температуры в направлении распространения энергии электромагнитного поля с учетом зависимости диэлектрических параметров обрабатываемого материала от изменения температуры с учетом теплообмена с окружающей средой. для произвольной конструкции замедляющей системы. Приведены результаты расчета и измерения распределения температуры материала в направлении распространения бегущей волны на частоте колебаний электромагнитного поля 2450 МГц. Расхождение рассчитанных и измеренных характеристик распределения температуры в материале не превышает 10%.
Представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований в области высокоэффективных микроволновых технологий термообработки листовых материалов с малыми диэлектрическими потерями. Для увеличения постоянной затухания амплитуды напряженности электрического поля в материале с малыми диэле ктрическими потерями в качестве нагревательных элементов использовались секции двумернопериодических замедляющих систем. Основой конструкции микроволнового устройства является модуль, состоящий из двух одинаковых по конструкции и параметрам секций устройства СВЧнагрева, расположенных одна над другой, а энергия электромагнитного поля распространяется по этим секциям во взаимно противоположных направлени ях. Между двумя секциями расположен обрабатываемый материал. Каждая секция устройства СВЧнагрева состоит из двумернопериодической замедляющей системы, которая с одной стороны согласована с источни ком СВЧэнергии, а с другой стороны — с водяной нагрузкой, в которой имеется датчик проходящей мощности для контроля технологического процесса. В качестве модели микроволнового устройства с обрабатываемым ма териалом использована нагруженная длинная линия с заданными граничными условиями. Для снижения уровня побочного излучения на входе и выходе обрабатываемого материала используются специальные конструкции фильтров, препятствующих выходу СВЧизлучения из работающей установки. Расхождение теоретических и экспериментальных характеристик распределения температуры в листовом материале (эбоните) с малыми диэ лектрическими потерями не превышает 4%, а отклонение температуры в материале от номинального значения температуры не превышает 7%. К материалам с малыми диэлектрическими потерями, в частности, относятся: полистирол, полипропилен и полиэтилен с различными наполнителями, например, в виде 10% сажи или других красителей, плексиглас, эбонит и другие пластические массы. Термообработка таких материалов газом или другими известными способами не приводит к равномерности нагрева по всему объему материала ввиду малой теплопроводности пластических масс и при последующих операциях, таких как прессование или штамповка, возникают растрескивание или другие нежелательные дефекты.
Предложена модель и методика расчета распределения температуры широкого спектра материалов в микроволновой установке лучевого типа с учетом отражающих стенок камеры. Приведены экспериментальные и полученные с использованием моделирования характеристики распределения температуры по толщине однородного диэлектрического материала на различных расстояниях от стенок камеры при частоте колебаний электромагнитного поля 2450 МГц.