Пристрої формування електромагнітного надвисокочастотного випромінювання поля опромінення діелектричних сипучих матеріалів - Автореферат

Міністерство освіти і науки україни НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИРоботу виконано на кафедрі радіоконструювання та виробництва радіоапаратури Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут" Міністерства освіти і науки України. Запропоновано і розроблено методи формування поля в камері обробки ДСМ на основі багатократного проходження хвиль із забезпеченням поляризаційно-фазових умов їх безінтерференційного накладання, що відрізняється високою енергоефективністю та рівномірністю поля. З метою підвищення ефективності пристрою запропоновано використовувати діелектричну узгоджувальну стінку у поєднанні з поляризаційним дзеркалом для зменшення відбиття енергії від зовнішньої стінки камери обробки. Виконано аналіз розподілу поля перед решіткою, за яким визначено оптимальну відстань від випромінювача до оброблюваної сировини. трансполяризаційний дзеркало хвиля енергія Моделюванням у середовищі HFSS визначено розподіл поля у двох типах камер обробки з сировиною, виконаних на основі зустрічнорефлекторної та роторефлекторної моделей при опроміненні вісьмома та дванадцятьма опромінювальними решітками; при цьому забезпечено коефіцієнт нерівномірності розподілу щільності енергії по перетину камери обробки не більше 5%.Ефективним методом обробки сировини є її опромінення електромагнітним полем (ЕМП) надвисокої частоти (НВЧ), дослідження впливу якого на характеристики обробленого продукту ведуться впродовж кількох десятиліть. Результати досліджень свідчать про переваги використання електромагнітного поля у порівнянні з традиційними методами обробки зерна для передпосівної обробки, знезараження, дезінсекції, сушіння тощо. Для успішного застосування ЕМП НВЧ для опромінення діелектричних сипучих матеріалів (ДСМ) актуальним є розроблення нових ефективних методів побудови камер обробки, формування розподілу електромагнітного поля у яких забезпечить високу рівномірність опромінення сировини та енергоефективність процесу. Розробити методи формування електромагнітного поля та моделі пристроїв для реалізації опромінення ДСМ електромагнітним полем, які забезпечать високу ефективність та рівномірність обробки сировини. У працях, опублікованих у співавторстві, здобувачеві належить виконання чисельних розрахунків та моделювання, а також у [1] - розроблена загальна методика розрахунку проходження електромагнітних хвиль крізь поляризаційні поверхні; у [2, 3, 9] - розробленні методики розрахунку проходження ЕМХ крізь поляризаційні структуру; у [10] розроблено метод побудови пристроїв опромінення ДСМ електромагнітним полем та виконано дослідження рівномірності його розподілу, та у [11, 12] запропоновано конструкції пристроїв для сушіння і обробки зерноподібних матеріалів електромагнітним полем надвисоких частот; у [13, 14, 15] здобувачем розроблено алгоритм трасування променів з використанням геометричної теорії дифракції та створено відповідну програму для розрахунку розподілу поля у циліндричній робочій камері; у [4, 5] розроблено конструкцію камери обробки на основі багатогенераторної робочої камери та запропоновано її використання для сушіння і дезінсекції зерна; у [6] досліджено розподіл поля у камері обробки при обертовому характері живлення збуджувальних елементів; у [7] досліджено рівномірність поля у багатогенераторній робочій камері опромінення ДСМ шляхом її моделювання; у [16, 17] - розрахунок параметрів рівномірності поля у обємі оброблюваного матеріалу у багатофазній опромінювальній структурі; у [18, 19, 20, 21] - збір матеріалів щодо застосування електромагнітного поля НВЧ для оброблення зерна; у [22] розроблена конструкція лінійної випромінювальної решітки для забезпечення необхідного розподілу поля вздовж її осі, у [8, 23, 24] виконано розрахунок ближнього поля випромінювача та аналіз отриманих результатів; у [25] розроблено алгоритм і створена програма для перетворення форматованого файлу даних HFSS у табличний вигляд.Для більшості пристроїв характерним є розташовування сировина на транспортері тонким шаром, внаслідок чого при однократному проходженні хвилею лише незначна частина її енергії віддається матеріалу, що підвищує розсіювання енергії на стінках і елементах конструкції камери, крім того це призводить до низької продуктивності пристрою. Для підвищення ефективності поглинання енергії ЕМП і зниження втрат енергії на відбиття і розсіювання необхідно забезпечувати умови, щоб хвиля, потрапляючи у камеру обробки, проходила нею кілька разів, віддаючи свою енергію. Переваги такої моделі полягають у тому, що після випромінювання решіткою 1 хвиля, вільно пройшовши крізь поляризаційне дзеркало, проходить камерою обробки 2 віддаючи частину енергії, після чого відбивається від роторефлектора 4, який повертає площину поляризації хвилі на 90?; як наслідок, при другому проходженні хвилі крізь оброблюваний матеріал не відбувається утворення стоячої хвилі, оскільки хвилі поляризовані у ортогональних площинах.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ