Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Электронно-управляемая распределенная система возбуждения электромагнитного поля в СВЧ-устройствах резонаторного типа Карпов Дмитрий Игоревич

Электронно-управляемая распределенная система возбуждения электромагнитного поля в СВЧ-устройствах резонаторного типа
<
Электронно-управляемая распределенная система возбуждения электромагнитного поля в СВЧ-устройствах резонаторного типа Электронно-управляемая распределенная система возбуждения электромагнитного поля в СВЧ-устройствах резонаторного типа Электронно-управляемая распределенная система возбуждения электромагнитного поля в СВЧ-устройствах резонаторного типа Электронно-управляемая распределенная система возбуждения электромагнитного поля в СВЧ-устройствах резонаторного типа Электронно-управляемая распределенная система возбуждения электромагнитного поля в СВЧ-устройствах резонаторного типа
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Карпов Дмитрий Игоревич. Электронно-управляемая распределенная система возбуждения электромагнитного поля в СВЧ-устройствах резонаторного типа : диссертация ... кандидата технических наук : 05.12.07 / Карпов Дмитрий Игоревич; [Место защиты: Сарат. гос. техн. ун-т].- Саратов, 2008.- 176 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/226

Введение к работе

Актуальность темы

Среди основных направлений развития новых технологий производства продукции различного назначения важное место занимает термообработка диэлектрических материалов и пищевых продуктов. Перспективным способом термообработки является использование энергии электромагнитного поля сверхвысоких частот. Технологии, использующие СВЧ-энергию для нагрева и сушки диэлектрических материалов, нагрева и размораживания пищевых продуктов, являются экологически чистыми и достаточно эффективными.

В 1970 -1990 годах в нашей стране и за рубежом были разработаны и освоены производством источники СВЧ-энергаи, предназначенные для использования в электротермических установках бытового и промышленного назначения с уровнем выходной средней мощности от 600 Вт до нескольких киловатт.

Одновременно проводились исследования электромагнитных и тепловых процессов в волноводах и резонаторах, частично заполненных поглощающими материалами, совершенствовались конструкции рабочих камер, что позволило создать промышленные установки и бытовые СВЧ-печи. Наиболее значительный вклад в развитие теоретических основ техники и энергетики СВЧ-нагрева, проектирования СВЧ-технологических установок, математического моделирования электромагнитных и тепловых полей в диэлектрических материалах при СВЧ-нагреве внесли отечественные ученые: В Л Вологдин, ДИ. Воскресенский, ИИ Девяткин, Н.Д. Девятков, СВ. Некрутман, AJB. Нетушил, Ю.С. Архангельский и др., зарубежные: Э. Окресс, О. Andrade, J.Cannon, С. Chew, A. Conrad, D. Foster, R. Grubb, M. Ebadian, L. Т. White и др.

Несмотря на значительный прогресс, достигнутый в последние десятилетия в теории и практике создания СВЧ-нагревательных установок, для перехода к технике и технологии более высокого уровня и обеспечения максимальной эффективности технологических процессов СВЧ-нагрева необходимо использование достижений в различных областях электроники, радиотехники, микроэлектроники, в частности, в сфере полупровддниковых коммутирующих устройств СВЧ. Важной народнохозяйственной задачей и актуальной проблемой технологий СВЧ-нагрева диэлектрических материалов и пищевых продуктов является совершенствование конструкций рабочих камер резонаторного типа на основе применения полупроводниковьк переключательных диодов в распределенных системах возбуждения электромагнитного поля с целью повышения уровня равномерности нагрева Разработка конструкций рабочих камер резонаторного типа с использованием полупроводниковых переключательных диодов позволит улучшить основной показатель качества процесса нагрева - равномерность нагрева и создать новые потребительские качества установок СВЧ-нагрева и бытовых СВЧ-печей.

Несмотря на достаточное количество разработанных конструкций рабочих камер, к моменту начала работы над диссертацией совершенно отсутствовали

сведения об использовании полупроводниковых переключательных диодов (pin-диодов) в системах возбуждения электромагнитного поля в рабочих камерах установок СВЧ-нагрева.

Цель и задачи диссертационной работы

Целью работы является решение актуальной научно-технической задачи: повышение уровня равномерности нагрева диэлектрических материалов и пищевых продуктов в СВЧ-нагревательных установках резонаторного типа на основе применения распределенных систем возбуждения электромагнитного поля в рабочей камере с электронным управлением процессом возбуждения.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

  1. Исследовать методы нагрева, обеспечивающие требуемый уровень равномерности нагрева в СВЧ-нагревательных установках.

  2. Обосновать необходимость электронного управления процессом возбуждения электромагнитного поля в рабочей камере СВЧ-нагревагельных установок резонаторного типа для обеспечения повышения равномерности нагрева обрабатываемого материала и повышения эффективности технологического процесса термообработки.

  3. Установить степень влияния процесса управления системой возбуждения электромагнитного поля на распределение плотности тепловых источников в объеме нагреваемого материала и определить характфистики процесса управления системой возбуждения, в наибольшей степени влияющие на уровень равномерности нагрева.

  4. Выбрать метод управления процессом изменения характера распределения электромагнитного поля в диэлектрическом материале, частично заполняющем рабочую камеру резонаторного типа, обеспечивающий максимальный уровень равномерности нагрева.

Методы исследования

Для решения вышеприведенных задач были использованы: методы математической физики, методы статистической физики, метод моделирования задач теплопроводности, метод эквивалентных схем, метод экспериментального исследования.

Научная новизна

  1. Предложен и апробирован способ повышения равномерности нагрева диэлектрических материалов и пищевых продуктов в СВЧ-нагревательных установках резонаторного типа, основанный на применении распределенных систем возбуждения электромагнитного поля в рабочих камерах с электронным управлением процессом возбуждения.

  2. Показано, что изменение в процессе нагрева состояния элементарных излучателей распределенной системы возбуждения, осуществляемое переключением диодов, приводит к повьппению плотности тепловых источников в

объеме нагреваемого материала и, как следствие, к улучшению равномерности его нагрева.

  1. Проведены исследования длительности процессов выравнивания температуры в процессе нагрева материала СВЧ-нагревательной установкой резонаторного типа с управляемой системой возбуждения в случае непрерывного и импульсного режимов работы источника СВЧ-энергии.

  2. На основе статистических испытаний модели нагреваемого материала показано повышение уровня равномерности нагрева при электронном управлении процессом возбуждения электромагнитного поля в рабочей камере установки резонаторного типа.

  3. Предложена и практически реализована конструкция распределенной системы возбуждения, позволяющая обеспечить управление процессом возбуждения электромагнитного поля в рабочей камере СВЧ-нагревательной установки резонаторного типа.

Практическая значимость

Практическая значимость работы заключается в следующем:

  1. Предложенный способ повышения равномерности нагрева диэлектрических материалов и пищевых продуктов может найти применение в установках СВЧ-нагрева резонаторного типа и повысить эффективность технологаческого процесса термообработки.

  2. Впервые предложена констг>укция распределенной системы возбуждения электромагнитного поля в рабочей камере резонаторного типа с переключательными диодами, позволяющая повысить в процессе нагрева плотность тепловых источников в объеме обрабатываемого материала и, тем самым, улучшить равномерность его нагрева.

  3. Конструкция СВЧ-печи, использующая предложенный способ повышения равномерности нагрева диэлектрических материалов и пищевых продуктов, защищена патентом РФ.

  4. Результаты работы могут быть использованы в НИОКР, проюдимых (Л ТУ и предприятиями радиоэлектронного профиля.

Апробация работы

Работа выполнена на кафедре «Радиотехника» Саратовского государственного технического университета в период 2004-2008 гг. Основные положения и полученные в ходе выполнения диссертационной работы результаты докладывались и обсуждались на: Федеральной итоговой научно-технической конференции Всероссийского конкурса на лучшие научные работы по естественным, техническим наукам и инновационным научно-образовательным проектам (Москва, 2004 г.), Международной научно-технической конференции «Радиотехника и связь» (Саратов, СГТУ, 2004 г.), Второй и Третьей конференциях молодых

ученых «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика» (Саратов, СФ ИРЭ РАН, 2007,2008 гг.).

Публикации

По материалам исследований, выполненных по теме диссертации, опубликовано семь печатных работ, в том числе две работы в рекомендованных ВАК изданиях.

Структура и объем диссертации

Похожие диссертации на Электронно-управляемая распределенная система возбуждения электромагнитного поля в СВЧ-устройствах резонаторного типа