Способ сверхвысокочастотного нагрева диэлектрических материалов

Способ сверхвысокочастотного нагрева диэлектрических материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (1!1 605348

Св!оз Советских

Свциалистичвскик

Республик (61) Дополнительное к авт. свпд-ву (22) Заявлено 11.03.76 (21) 2333231/18-09 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.04.78. Бюллетень ¹ 16 (45) Дата опубликования описания 30.05.78 (51) М. Кл,"- Н 05В 9/06

Государственнь!к комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий. (53) УДК 621.365 55 (088.8) (72) Автор изобретения

В. Н. Язиков

Саратовский политехнический институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНОГО НАГРЕВА

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к СВЧ-энергетике и может использоваться при нагреве диэлектрических материалов с целью их тепловой обработки.

Известен способ, при котором нагрев материала осуществляется линейно-поляризованной электромагнитной волной и эффект дробления напластованной горной породы зависит от поляризации волны относительно направления пластов, причем взрывное дробление 10 камня наблюдается лишь в том случае, когда вектор электрического поля ориентирован перпендикулярно к плоскости слоев породы (1).

Однако при этом способе нагрев не контролируется.

Наиболее близким техническим решением является способ сверхвысокочастотного нагрева диэлектрических материалов, основанный на облучении материала электромагнитной волной (2).

Однако и при этом способе нагрев неравномерен.

Цель изобретения — повышение равномерности нагрева. 25

Для этого в способе сверхвысокочастотного нагрева диэлектрических материалов, основанном на облучении материала электромагнитной волной, материал облучают электромагнитной волной круговой поляризации. ЗО

Предлагаемый способ иллюстрируется «ертежом.

Способ сверхвысокочастотного нагрева заключается в следующем.

Согласно электромагнитной теории слоисто-неоднородная среда с толщиной слоев, малой по сравнению с длиной волны, обладает свойствами одноосного кристалла с опт.I«ññкой осью, перпендикулярной к слоям.

Выделим из сложной двухкомпонентпой слоистой среды два элемента, имеющих взаимно перпендикулярную ориентацию слоев.

Тензор комплексной диэлектрической проницаемости мелкослопстой среды являстся однократно вырожденным и имеет следующие главные значения: (I)

=-, — =- (Ь! + Ь) д! -2 + !2"! !-! + 2 2 (2)

h, -+-h где е и е „вЂ” соответственно комплексные диэлектрические проницаемости выделенных элементов; е! и е — соответственно комплексные диэлектрические проницаемости отдельных слоев двухкомпонентной структуры;

h! и h — толщины слоев.

Отсюда видно, что электрофизические параметры элементов слоисто-неоднородного

605348

Г

Соc Га витсп!у Ь. осликов ив

Texpcд И. Рыбкина

Коррск"ор 3. Тарасова

Подписное

Рсдактор Н. Суханова

Заказ 1007,5

Ти р:)>к 902

Изд, М 463

Типограоп1и, III). Сапунова, 2 материала различны и зависят от ориентации вектора электромагнитного поля. Это означает, что при нагреве в электромагнитном поле СВЧ с фиксированной линейной голярпзацией волны выделенные элементы получают различные тепловые потоки и, следовательно, нагреются по-разному. В толще материала возможно возникновение термомеханичсских напряжений, которые и являются причиной взрывного дробления камня и разрыва пищевых продуктов при размора>кивании. В простейшем случае, когда hf — h,, в,=2 (идеальный диэлектрик) в> — — 80+ j20 (вода) . Подставляя этп значения в выра>кения l и 2, имеем, + . „2.2(80+ 120) о,9- - 0,02/;

2 + 80 + 120

+ . „2+ 80+ 120 = 41 — I- 10.

Тепловые потоки в выделенных элементах материала пропорциональны мнимой части комплексной диэлектрической проницаемости, поэтому отношение тепловых потоков равно

= 500, Ч 0,02 где д, и q> — тепловые потоки соответственно в элементах 1 и 2.

Если пренебречь теплопередачей между элементами, то элемент 2 нагреется г, 500 раз сильнее, чем элемент 1, причем выделение тепла в элементе 2 произойдет вблизи по4 верхности материала (поскольку глубина скин-слоя обратно пропорциональна фактору потерь матсриала =-"). Отсюда видно, насколько велико влияние ориентации вектора

5 электрического поля на равномерность нагреьа сложной слоисто-неоднородной структуры.

Меняя ориентацию вектора E относительно слоев материала (вращая электрический вектор Е), можно обеспечить режим равно"»ерного нагрева элементов структуры, имеющих различную ориентацию слоев.

Применение для СВЧ-нагрева элекгромагHHTFIbIx полей с круговой поляризацией позволяет осуществить равномерный нагрев как в однородных, так и в слоисто-неоднородных средах.

Формула изобретения

Способ сверхвысокочастотного нагрева диэлектрических материалов, основанный на облучении материала электромагнитной волной, 25 отличающийся тем, что, с целью повышения равномерности нагрева, материал облучают электромагн волной круговой поляризации.

Источники информации, 30 принятые во вни.лание при экспертизе

1. Пюшнер Г, Нагрев энергией сверхвысоких частот. М., «Энергия», 19б8, с. 171.

2. СВЧ-энергетика. Под ред. Э. Окресса.

М,, «Мир», 1971, с. 98 — 105.