WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     ||
|

На рис. 3 показаны все возможные варианты условий возбуждения 1, электромагнитного поля в рабочей камере нагревательной установки резонаторного типа с четырехщелевой управляемой системой возбуждения, два из которых обеспечиваются линейными системами возбуждения L, четырнадцать – двумерными D. Периодическое переключение пар диодов обеспечивает периодическое изменение характера распределения электромагнитного поля в рабочей камере и увеличение плотности внутренних источников тепловой энергии в объеме нагреваемого материала в процессе нагрева.

Рис. 3

Объединение четырех Н-образных щелей, расположенных на широкой стенке волновода и снабженных переключательными диодами, с четырехканальным устройством управления позволило создать распределенную электронно-управляемую систему возбуждения электромагнитного поля в рабочей камере нагревательной установки резонаторного типа, обеспечивающую заданный технологический процесс термообработки.

Общий вид конструкции четырехщелевой распределенной системы возбуждения электромагнитного поля представлен на рис. 4.

Получены экспериментальные характеристики изменения при переключении диодов уровня мощности, излучаемой Н-образной щелью в пространство безэховой камеры для различных значений высоты h, и расстояния L, от узкого края щели, рис.5. Экспериментальные результаты подтверждают изменение пространственной характеристики излучения Н-образной поперечной щели в широкой стенке волновода при переключении диодов системы возбуждения.

Рис. 4

Рис. 5

В третьей главе «Определение режима электронного управления подачей СВЧ-мощности в резонаторную камеру, обеспечивающего заданный электротехнологический процесс термообработки» проведено исследование распределенной электронно-управляемой системы возбуждения электромагнитного поля в рабочей камере резонаторного типа.

Предложена и обоснована модель, позволяющая определить тенденции изменения величины выделяющейся в части объема нагреваемого материала энергии источника при изменении состояний системы возбуждения в процессе нагрева. Сравнение величины мощности, выделяющейся в части объема материала при изменении состояний системы возбуждения, с величиной мощности, выделяющейся в той же части объема при отсутствии изменений состояния системы возбуждения, и обобщение полученных результатов на весь объем нагреваемого материала позволили установить тенденцию влияния переключений в системе возбуждения на равномерность нагрева материала.

Предложены методы управления процессом изменения характера распределения электромагнитного поля в диэлектрическом материале, частично заполняющем рабочую камеру резонаторного типа.

Показано, что управление процессом изменения характера распределения электромагнитного поля в диэлектрическом нагреваемом материале, частично заполняющем рабочую камеру резонаторного типа, может быть построено на основе как замкнутых автоматических систем, так и незамкнутых систем. Во втором случае управляющее устройство не получает информацию о состоянии объекта управления и осуществляет управление воздействием в соответствии с заданной целью, получаемой в виде априорной информации. Управление системой возбуждения электромагнитного поля может быть осуществлено незамкнутой системой управления, состоящей из источника дискретных сообщений и управляющего устройства, обеспечивающего подачу необходимых напряжений на переключательные диоды элементарных излучателей в соответствии с поступающими сообщениями.

Показано, что методом управления процессом изменения характера распределения электромагнитного поля в рабочей камере резонаторного типа в данном случае является применение того или иного закона распределения вероятностей выбора кодовых комбинаций при формировании объединения кодовых комбинаций для исполнительного устройства системы управления.

Проведены исследования электродинамических и тепловых свойств СВЧ-нагревательных установок резонаторного типа с распределенной электронно-управляемой системой возбуждения электромагнитного поля. Исследование электродинамических и тепловых свойств СВЧ-нагревательной установки резонаторного типа с многощелевой системой возбуждения электромагнитного поля проведено методом эквивалентных схем, методом статистических испытаний модели и экспериментальным методом. Во всех статистических испытаниях модели нагреваемого материала величина стандартного отклонения среднего значения мощности, поглощенной эквивалентом элементарного объема нагреваемого материала при переключении системы возбуждения в процессе нагрева, меньше стандартного отклонения величины мощности, поглощенной эквивалентом элементарного объема нагреваемого материала в отсутствии переключения системы возбуждения, что позволяет сделать заключение об улучшении равномерности нагрева материала в рабочей камере нагревательной установки резонаторного типа, снабженной переключаемой в процессе нагрева системой возбуждения электромагнитного поля.

Полученные значения стандартных отклонений, являющихся в этом случае мерой рассеяния средних значений мощностей, поглощенных различными частями объема нагреваемого материала при переключении системы возбуждения, и, соответственно, определяющих равномерность нагрева, оказываются значительно меньшими, чем в случае отсутствия переключений системы возбуждения.

Приведены результаты экспериментального исследования теплового поля эквивалента нагреваемого материала для СВЧ-нагревательной установки резонаторного типа с электронно-управляемой и неуправляемой четырехщелевыми системами возбуждения электромагнитного поля. Полученная равномерность нагрева СВЧ-нагревательной установки с управляемой системой возбуждения электромагнитного поля в два раза лучше равномерности нагрева СВЧ-нагревательной установки с неуправляемой распределенной системой возбуждения и соответствует требуемому уровню равномерности нагрева, установленному в СВЧ-энергетике для резонаторных СВЧ-нагревательных установок с механическим перемещением нагреваемого материала.

Полученные результаты статистических испытаний модели воздействия управляемой системы возбуждения на равномерность нагрева материала и результаты экспериментальных испытаний СВЧ-нагревательной установки резонаторного типа с электронно-управляемой системой возбуждения электромагнитного поля подтверждают возможность создания СВЧ-нагревательных установок резонаторного типа нового поколения с распределенным управляемым источником возбуждения электромагнитного поля, позволяющих обеспечить требуемый технологический процесс термообработки диэлектрических материалов и пищевых продуктов с произвольными электрофизическими характеристиками.

В заключении приведены основные результаты работы. В процессе выполнения диссертационной работы при непосредственном участии автора были получены следующие основные результаты:

  1. Предложен способ повышения равномерности нагрева диэлектрических материалов и пищевых продуктов в СВЧ-нагревательных установках резонаторного типа, основанный на распределении энергии СВЧ-источника в процессе нагрева по объему нагреваемого материала. Конструкция СВЧ-печи, использующая предложенный способ, защищена патентом Российской Федерации.
  2. Показано, что использование распределенных систем возбуждения электромагнитного поля с управлением подачей СВЧ-мощности в рабочую камеру резонаторного типа позволит достигнуть требуемого уровня равномерности нагрева в резонаторных СВЧ-нагревательных установках и создать новые потребительские качества у бытовых СВЧ-печей.
  3. Обоснована необходимость электронного управления процессом возбуждения электромагнитного поля в рабочей камере СВЧ-нагревательных установок резонаторного типа для достижения равномерного распределения СВЧ-энергии в объеме нагреваемого материала и обеспечения заданного технологического режима термообработки.
  4. Исследован режим электронного управления подачей СВЧ-мощности в рабочую камеру, при котором достигается наиболее равномерное распределение внутренних тепловых источников в объеме нагреваемого материала, что позволяет улучшить равномерность нагрева в СВЧ-нагревательных установках резонаторного типа.
  5. Показано значительное увеличение времени выравнивания температуры в зонах повышенного нагрева материала в процессе нагрева при использовании управляемой многоэлементной системы возбуждения электромагнитного поля в рабочей камере нагревательной установки резонаторного типа.
  6. Показана эффективность использования распределенных систем возбуждения электромагнитного поля с электронным управлением подачей СВЧ-мощности в рабочую камеру резонаторного типа для улучшения выходных параметров обрабатываемого материала.
  7. Предложена конструкция четырехщелевой управляемой системы возбуждения электромагнитного поля, позволяющая реализовать предложенный способ повышения уровня равномерности нагрева материала в нагревательных установках резонаторного типа и СВЧ-печах, определена методика управления процессом изменения характера распределения электромагнитного поля в диэлектрическом материале, частично заполняющем рабочую камеру резонаторного типа.
  8. Представлены результаты статистических испытаний модели воздействия управляемой системы возбуждения на нагрев материала, позволяющие подтвердить улучшение равномерности нагрева материала.
  9. Приведены экспериментальные результаты, подтверждающие состоятельность предложенного способа повышения уровня равномерности нагрева диэлектрических материалов и пищевых продуктов в СВЧ-нагревательных установках резонаторного типа.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

Публикации в центральных изданиях, включенных в перечень

периодических изданий ВАК РФ

  1. Карпов Д. И. Временные характеристики импульсного СВЧ-нагрева элементарного объема изотропного материала / Д.И.Карпов, А.Э.Семенов // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2007. №4 (28). Вып.1. - С. 146 – 150.
  2. Патент на изобретение № 2329617 РФ. СВЧ-печь / Д.И. Карпов, В.А. Коломейцев. Бюл. № 20. ФГУ ФИПС, 2008 г.

Публикации в других изданиях

  1. Карпов Д.И. Тепловые процессы в конвейерной СВЧ-установке поперечного типа на основе ПВТР /А.Н. Журавлев, Д. И. Карпов, Т.Р.Салахов // Функциональные системы и устройства низких и сверх- высоких частот: межвуз. науч. сб. Саратов: СГТУ, 2003. - С. 58 – 62.
  2. Карпов Д.И. Математическая модель процесса взаимодействия электромагнитных волн с термопараметрическими, поглощающими СВЧ-мощность средами в произвольных волноводных структурах / А.В. Иванов, Д.И. Карпов, А.А. Марковский // Материалы итоговой конференции Всероссийского конкурса на лучшие научные работы студентов по естественным, техническим наукам (проекты в области высоких технологий) и инновационным научно-образовательным проектам. М.: МИЭМ, 2004. – С. 352 – 353.
  3. Карпов Д. И. Электродинамические параметры волноводов, частично заполненных термопараметрическим материалом / А.Р.Железняк, Д.И. Карпов, Ф.З. Хамидуллин // Радиотехника и связь: материалы Междунар. науч.-техн. конф., посвящ. 110-летию изобретения радио. Саратов: СГТУ, 2005. – С. 386-391.
  4. Карпов Д. И. Временные характеристики импульсного СВЧ-нагрева элементарного объема изотропного материала / Д.И. Карпов // Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика: материалы Второй конф. молодых ученых. Саратов: СФ ИРЭ РАН, 2007. – С. 59 – 60.
  5. Карпов Д.И. Стационарный дискретный процесс распределения энергии СВЧ-источника в объеме нагреваемого диэлектрического материала и равномерность нагрева / Д.И. Карпов // Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика: материалы Третьей конф. молодых ученых. Саратов: СФ ИРЭ РАН, 2008. – С. 51 – 54.

Текст pin диод p-i-n диод нагрев переключение коммутация управление СВЧ система возбуждения диод p-i-n диод нагрев переключение коммутация управление

СВЧ система возбуждения технология СВЧ нагрева электротермические

установки СВЧ печи переключательные диоды новое поколение пятое

патент заявка 2006135042/09, 03.10.2006

SUBSTANCE: invention can be used for dielectric objects, particularly for food warming. Microwave oven has an operating room with a door, microwave energy source, controlling system and waveguide antenna array. Waveguide antenna array of serial feed is made in a low, wide waveguide wall, which forms the roof of operating room. In a low, wide waveguide wall there are H-shaped slots for communication. Each of them is supplied with two pairs of pin-diodes. Controlling system produces signals for pin diodes pairs operating. Operating signals are synchronized with ultra-high frequency power impulses of magnetron in such a manner, that the position of diodes with the next microwave power impulse changes in one or several pairs. Changing the position of pin-diodes electromagnetic field configuration in operating room also changes that lead to the equal energy liberation within warming object or food and the effect is more uniform heating. EFFECT: improvement of dielectric objects and food uniform heating in microwave oven.

Карпов Дмитрий Игоревич

ЭЛЕКТРОННО-УПРАВЛЯЕМАЯ РАСПРЕДЕЛЕННАЯ СИСТЕМА ВОЗБУЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ

В СВЧ-УСТРОЙСТВАХ РЕЗОНАТОРНОГО ТИПА

Автореферат

Корректор О.А. Панина

Подписано в печать 14.11.2008 Формат 60х84 1/16

Бум. офсет Усл. печ.л. 1,0 Уч.-изд.л. 1,0

Тираж 100 экз. Заказ 303 Бесплатно

Саратовский государственный технический университет

410054, Саратов, Политехническая ул., 77

Отпечатано в РИЦ СГТУ. 410054, Саратов, Политехническая ул., 77

Pages:     ||
|



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.