Предлагаемая курсовая работа ставит задачу дать физические представления о работе электронных приборов СВЧ и их применении в различных отраслях народного хозяйства, в частности, в пищевой промышленности, а также дать расчетные данные по волновым приборам, нагреву и сушки материалов с помощью СВЧ энергии.
40-х — 50-х
Появлению новых областей применения мощной СВЧ электроники способствует ряд специфических свойств электромагнитных колебаний этого диапазона частот, которые позволяют создать неосуществимые ранее технологические процессы или значительно их улучшить. К ним относятся, например: создание сверхчистой плазмы с широким интервалом температур; возможность серийного изготовления простых по конструкции и удобных в эксплуатации мощных генераторов СВЧ энергии, с помощью которых могут осуществляться полимеризация и упрочнение различных изделий и материалов, в частности шин и лакокрасочных покрытий, упрочнение металлов, стабилизация параметров полупроводников и т.д.; все более широкое применение получают нагрев и сушка с помощью СВЧ различных материалов, в частности приготовление пищи, пастеризация молока и т.п.
Ю. Н. Пчельникова, Промышленные диапазоны электромагнитных колебаний
таблице 1
Таблица 1.
Промышленные диапазоны электромагнитных колебаний
f, МГц
Страны
Основные применения
Диапазоны частот
0,06 — 0,08
Россия
Индукционный нагрев
НЧ
13,56±0,00678
Все страны
ВЧ
27,16±0,16
Все страны
ВЧ
40,68±0,02
Все страны
ОВЧ
433,92±0,87
Австрия, ФРГ, Португалия
УВЧ
866
Англия
УВЧ
915±25
Все страны, кроме Англии, Испании
УВЧ
2375±50
Все социалистические страны
СВЧ нагрев
УВЧ
2450±50
Все страны, кроме социалистических стан
УВЧ
5800±75
Все страны
СВЧ
22125±125
Все страны
СВЧ
Особенности нагрева диэлектриков в диапазонах УВЧ и СВЧ
В подавляющем большинстве случаев нагрев каких — либо физических тел производится путем передачи тепла снаружи во внутрь за счет теплопроводности.
На СВЧ при рациональном подборе частоты колебаний и параметров камер, где происходит преобразование СВЧ энергии в тепловую, можно получить относительно равномерное выделение тепла по объему тела. Эффективность преобразования энергии электрического поля в тепло возрастает прямо пропорционально частоте колебаний и квадрату напряженности электрического поля. При этом следует отметить простоту подачи СВЧ энергии практически к любому участку нагреваемого тела.
Информатика программирование : Генератор электрических колебаний высокой частоты
... частотой колебательной системы генератора. Это колебание возбудит колебательную систему, и по цепи обратной связи на управляющий электрод ... сдвиги фаз. Сдвиг фаз на угол ψ1=π, создаваемый усилительным элементом (например, транзистор при его включении по ... активного сопротивления R-. В колебательную систему автогенератора энергия поступает от усилительного элемента (отрицательное сопротивление) и ...
Важное преимущество СВЧ нагрева — тепловая безынерционность, т.е. возможность практически мгновенного включения и выключения теплового воздействия на обрабатываемый материал. Отсюда высокая точность регулировки процесса нагрева и его воспроизводимость.
100%
Важным преимуществом СВЧ нагрева является возможность осуществления и практического применения новых необычных видов нагрева, например избирательного, равномерного, сверхчистого, саморегулирующегося.
Избирательный нагрев основан на зависимости потерь в диэлектрике от длины волны, т.е. зависимости тангенса угла диэлектрических потерь d как функции длины волны l . При этом в многокомпонентной смеси диэлектриков будут нагреваться только те части, где высокий tg d .
Равномерный нагрев, Сверхчистый нагрев, Саморегулирующийся нагрев, Получение СВЧ энергии большой мощности
50%
Наиболее полно этим требованиям удовлетворяют магнетроны, пролетные многорезонаторные клистроны и амплитроны.
70%
60% — 70%
Рассмотрим подробнее работу магнетрона непрерывного действия в качестве источника СВЧ энергии для промышленного применения.
Применение последовательного электромагнита
10 — 30 Гн
Рис. 1 . Схема безвыпрямительного питания магнетронов с последовательными электромагнитами от сети переменного тока промышленной частоты:
1 — магнетрон; 2 — электромагнит; 3 — высоковольтный трансформатор
При работе двух магнетронов открываются новые возможности для улучшения использования СВЧ энергии. Так, например, если генерируемые частоты несколько отличны друг от друга, то можно получить более равномерное распределение плотности СВЧ энергии по объему, в котором происходит тот или иной технологический процесс.
Рассмотренная схема питания используется в СВЧ печах, разработанных отечественной промышленностью.
M571
Uа
М571
Iа
Рабочая и нагрузочная характеристики при безвыпрямительном питании магнетрона с применением дросселя и последовательного электромагнита по схеме, изображенной на рис. 1 , практически не отличаются от характеристик магнетрона при строго постоянном анодном напряжении.
Уменьшение пульсаций магнитного поля
20%
Сравнение электромагнитов и постоянных магнитов, Резонаторные камеры для установок СВЧ нагрева диэлектриков
12,6 см
5 — 6
Поля различных видов колебаний, если они возбуждены от одного генератора с фиксированной длиной волны, могут в различных точках внутреннего объема резонатора интерферировать, т.е. складываться и вычитаться. В результате в некоторых точках могут быть более сильные поля (от сложения полей нескольких видов колебаний), а в других — более слабые (вследствие вычитания).
Конструкция и виды лазеров, реализованных на красителях
... кювету с красителем и перестроить частотно-селективный элемент, расположенный в лазерном резонаторе. Так как излучение лазера на азоте является коротковолновым и его мощность в ... вида излучения: краситель может излучать на более длинных волнах, или флуоресцировать, поглощая фотон на длине волны возбуждения. Впоследствии происходит излучение фотона на длине волны флуоресценции. Разность между энергии, ...
Поэтому суммарное поле может быть существенно неравномерным.
Размеры и параметры объемных резонаторов могут быть рассчитаны на ЭВМ и оптимизированы. Задача оптимизации состоит в том, чтобы выбрать такие размеры резонатора, при которых в нем можно было бы возбуждать только определенные виды колебаний, а интерференция между ними давала бы возможно более равномерное поле по объему. При этом возбуждающие колебания устройства должны устанавливать строго определенные соотношения между амплитудами тех видов колебаний, которые дают суммарное равномерное поле.
±Dl
Чем ближе по шкале длин волн расположены виды колебаний рассматриваемого многомодового резонатора, тем меньшее изменение длины волны генератора оказывается достаточным для улучшения равномерности нагрева и получения равномерного электромагнитного поля в нем даже при слабой загрузке резонатора обрабатываемым диэлектриком.
Для СВЧ нагрева наиболее пригодны такие многомодовые резонаторы, у которых резонансные длины волн различных видов колебаний расположены по шкале длин волн не сгустками, а возможно более равномерно. Это получается, когда размеры резонатора a , b и lрез соизмеримы, но не равны, т.е. когда резонатор представляет собой параллелепипед, близкий к кубу, но не куб (рис. 2 ).
Рис. 2 . Возбуждение рабочей камеры устройств нагрева диэлектриков:
1 — рабочая камера; 2 и 3 — прямоугольные волноводы от СВЧ генераторов с рабочими длинами волн l1 и l2 .
12,6 ±0,252 см
Если резонансные частоты двух или нескольких видов колебаний равны между собой, то такие виды колебаний называются вырожденными. В кубическом резонаторе имеется шестикратное вырождение многих видов колебаний, а в третьем и в четвертом — двух- и иногда трехкратное вырождение. Вот почему в этих резонаторах меньше резонансных частот, чем в первом и во втором, при одной и той же рассматриваемой полосе рабочих длин волн.
Уровень загрузки резонаторных камер
Сложнее обстоит дело, если резонатор загружен диэлектриком слабо или когда в резонаторе имеется значительный объем диэлектрика с малым e (меньше 2 ) или малый объем диэлектрика с высоким значением e . При этом собственные виды колебаний резонатора резко смещаются по частоте, а добротность резонатора для этих видов колебаний снижается незначительно. Поэтому такой резонатор в первом приближении можно рассчитывать без учета потерь.
Возбуждение рабочих камер
H10
На рис. 2 схематически показаны рабочая камера и два возбуждающих ее волновода. Применяя два ввода, можно увеличить число возбуждаемых в заданном диапазоне видов колебаний и увеличить таким образом равномерность нагрева диэлектрика.
Чтобы избежать передачи СВЧ энергии из одного ввода в другой, можно применять либо разную их поляризацию (вектор E в волноводе 2 перпендикулярен вектору E в волноводе 3 на рис. 2 ), либо поместить второй ввод в области узлов магнитного поля тех видов колебаний, которые возбуждаются первым вводом, либо применить оба этих способа.
Виды электростанций
... основным направлениям: использование энергии приливов, прибоя, волн, разности температур воды поверхностных и глубинных слоев океана, течений и т. д. 1. Виды электростанций Энерговооруженность является основой технического прогресса. ... мире как преждевременный. Практически весь мировой парк ВЭУ состоит из крыльчатых установок. Работы по другим типам ВЭУ, а также по крыльчатым ВЭУ предельной мощности ...
СВЧ нагрев движущихся диэлектрических лент и изделий круглого поперечного сечения
1%
Первоначально в высокочастотных установках для фиксации и сушки крученых изделий из синтетических волокон обрабатываемые изделия протягивали между пластинами конденсаторов.
Главными недостатками этих установок являлись низкий КПД, сложность экранирующих конструкций и электрические пробои при влажном состоянии изделий. Эти недостатки можно устранить, применив в качестве основы камеры сушки и фиксации ЗС, по продольной оси которой протягивается крученое волокно, а на конце ЗС подключается согласованная нагрузка ( рис. 3 ), которая служит для поддержания режима бегущей волны в ЗС.
Рис. 3 . Схема установки для фиксации и сушки крученых изделий из синтетических волокон:
1 — СВЧ генератор; 2 — камера для фиксации сушки в виде замедляющей системы; 3 — согласованная нагрузка; 4 — станция для натяжения и транспортирования синтетического изделия 5; 6 — груз .
Это дополнительно уменьшает опасность пробоя по сравнению со случаем, когда в ЗС был бы режим стоячей волны. Таким образом, обрабатываемое изделие протягивается в области сильного высокочастотного электрического поля замедленной бегущей вдоль ЗС волны и занимает значительную часть поперечного сечения, в пределах которого расположено электромагнитное поле этой волны. Кроме того, благодаря замедлению волны длина камеры получается существенно меньше, чем в случае применения волноводов или коаксиальных линий. Отметим также, что направление движения изделия и бегущей электромагнитной волны могут совпадать (режим прямотока или прямоточная сушилка), а могут быть и противоположными (режим противотока).
В режиме прямотока наибольшая подводимая к сушилке СВЧ мощность приходится на влажные части обрабатываемого диэлектрика, а в режиме противотока — на почти сухие. Важно еще отметить, что при проектировании подобных сушилок необходимо учитывать не только поглощение изделием СВЧ энергии, но и конвективный теплообмен с окружающим пространством .
Обеспечение равномерности нагрева по толщине
E0i
Рис. 4 . СВЧ нагреватель для диэлектрического стержня в виде круглого волновода:
1 — волновод; 2 — нагреваемый диэлектрик; 3 — кварцевая трубка
g1=
Рис. 5 . Распределение мощности источников тепла P(r)/P(0) в зависимости от r/rд для различных значений e1 в нагревателе, изображенном на рис. 4 (rд=1 см ; R=5 см ; l=12,6 см ).
P(r)
P(r)=f(g1r)
rд=1 см
Рис. 6 . Схема СВЧ нагревателя для термообработки сосисочного фарша:
1 — ЗС типа «диафрагмированный волновод»; 2 — кварцевая трубка, заполненная фаршем; 3 — коаксиально-волноводный переход; 4 — дрехдецибельный мост для деления мощности СВЧ генератора пополам; 5 — короткозамыкающие поршни в прямоугольном волноводе; 6 — согласующие секции диафрагмированного волновода .
2r0
Одно и тоже замедление, но при разной крутизне дисперсионной характеристики при рабочей длине волны, можно получить при разных сочетаниях размеров b и c (см. рис. 6 ).
Волноводных структур; — изучить методы получения заглубленных ...
... режимы изготовления заглубленных волноводов в градиентном ниобате лития. 1 Оптика волноводов Довольно широкое применение волноводы нашли в волоконно- ... d—диаметр сердечника волокна, c—скорость света. Также длина волны соответствует угловой частоте отсечки ???????? = 2???????????? = ????????/????. Как ... системах и приборах свет распространяется в виде пучков, которые передаются и фокусируются призмами, ...
Наименьшая дисперсия получается при b=1,35 см и c=4,3 см .
Отметим интересные конструктивные особенности установки, приведенной на рис. 6 . Во-первых, СВЧ энергия от генератора разветвляется на две равные части в трехдецибельном волноводном мосте и подается с обоих концов ЗС типа цепочки связанных резонаторов (диафрагмированного волновода) навстречу друг другу через коаксиально-волноводные переходы. В этом случае получается более «мягкий» нагрев обрабатываемого материала, а генератор предохраняется от отражений в периоды отсутствия сырья. Длина рабочей части ЗС выбрана такой, чтобы встречные волны при заполнении центральной части ЗС фаршем, т.е. диэлектриком с большими потерями, затухали немного дальше середины волновода. Диаметр d выбирают таким, чтобы в пределах этого отрезка коаксиальной линии не было высших типов волн, а могла распространяться только волна типа ТЕМ. Согласование прямоугольного волновода с ЗС осуществляется экспериментально путем подбора положения короткозамыкающих поршней диаметра внешнего проводника первой секции ЗС и формы утолщения центрального проводника в коаксиально-волноводном переходе.
6°C
64°C
Плазменные СВЧ горелки (плазмотроны) и их применение, Свойства электронно-ионной плазмы
Для понимания физики взаимодействия плазмы с СВЧ колебаниями необходимо отметить следующие обстоятельства.
x: x @ 2eE/(wm)
1840
Основные параметры плазмы: N — концентрация заряженных частиц в единице объема; e — относительная диэлектрическая проницаемость плазмы на СВЧ, которая определяется без учета соударений электронов с ионами и нейтральными молекулами только значениями N и w по формуле
e = 1 — Ne / (wme0) = 1 — wп / w,
wп =
fп
Активную проводимость плазмы s , а значит, и затухание СВЧ колебаний в ней определяет параметр v , который частотой соударений — это количество соударений заряженных частиц с нейтральными в единицу времени. Максимальное значение s получается при w=v , а v тем больше, чем больше давление газа p .
Важным для практического применения плазмы параметром является ее температура T , которая характеризуется некоторой средней скоростью движения свободных электронов к ней. Температура плазмы при СВЧ разряде обычно 6000 — 7000K . С другой стороны, и электропроводимость плазмы s , и ее диэлектрическая проницаемость e являются функциями температуры T .
Принцип устройства СВЧ плазмотронов
При расчете плазмотронов основные параметры плазмы, такие, как s , e , T , длина волны СВЧ сигнала l , считаются постоянными, поэтому плазму рассматривают как диэлектрик с потерями и задача расчета заключается в оптимизации передачи СВЧ энергии в этот диэлектрик при одновременном снижении отраженной энергии.
Типы и виды электростанций. Энергосистемы
... энергоресурсов. 1. Типы и виды электростанций. Преимущества и недостатки 1.1 Тепловые электростанции Около 75% всей электроэнергии России производится на тепловых электростанциях. Это основной тип электростанций в ... использование продукции отрасли. Электрическая энергия, в отличие от других видов энергии, может быть конвертирована в любой другой вид энергии с наименьшими потерями, причем ...
Одним из наиболее простых по конструкции является плазмотрон волноводного типа, схематически изображенный на рис. 7 . Разрядная диэлектрическая трубка пропущена через середины широких стенок прямоугольного волновода и перпендикулярно им. Вне волновода разрядная трубка окружена экранирующими металлическими трубками, являющимися запредельными волноводами для СВЧ сигнала, возбуждающего плазму.
Рис. 7 . Схема устройства плазмотрона волноводного типа:
1 — прямоугольный волновод (b — размер узкой стенки); 2 — экранирующие запредельные трубки; 3 — разрядная диэлектрическая трубка; 4 — плазменный шнур; 5 — согласованная нагрузка .
dпл
Одним концом плазмотрон волноводного типа присоединен к СВЧ генератору, а другим — к согласованной нагрузке или к замкнутому на конце отрезку прямоугольного волновода (короткозамыкателю).
Одна часть СВЧ энергии поглощается в плазме, а оставшаяся доля частично проходит за разряд и частично отражается от него.
Для компенсации отраженной волны между генератором и разрядной трубкой включают различные подстраивающие элементы, что эквивалентно подключению разрядной области через трансформатор связи. Плазмотроны с трансформаторами связи принято называть плазмотронами резонаторного типа.
Более однородные по радиусу характеристики плазмы имеют место в плазмотроне на основе радиальной линии, представляющей собой два параллельно расположенных диска, в центре которых перпендикулярно дискам проходит разрядная трубка. В такой радиальной линии должна быть возбуждена радиальная ТЕМ волна, сходящаяся равномерно со всех сторон к плазменному шнуру, находящемуся на оси системы.
Примеры плазмотронов волноводного типа
rпл
На рис. 8 приведены расчетные кривые Kстv в подводящем волноводе axb=72×34 мм с волной H10 и коэффициента передачи СВЧ энергии в разряд h для плазмотрона с согласованной нагрузкой (пунктирные линии).
Рабочая длина волны 12,6 см ; внутренний диаметр экранирующих трубок 2R=22 мм ; диаметр плазменного шнура 2 rпл =7 мм . Отношение rпл /R в расчетные формулы входит под знаком логарифма, поэтому оно мало влияет на характеристики плазмотрона. В качестве плазмообразующего газа использовался азот при атмосферном давлении.
На рис. 8 приведены также кривые отношения мощности Pпад , подводимой к плазмотрону, к удельной мощности Pпл , поглощаемой в единице длины плазменного столба, находящегося в центре широкой стенки волновода. Эти кривые имеют минимум, в котором потребляемая от СВЧ генератора мощность минимальна. Правые ветви этих кривых соответствуют устойчивым режимам разряда.
Рис. 8 . Расчетные зависимости коэффициента передачи h , Kстv и Pпад/Pпл от отношения rпл/s для плазмотронов волноводного типа с согласованной нагрузкой и короткозамыкателем.
Методы и системы измерения электромагнитных полей
... виде электромагнитной волны, не исчезая с устранением носителя (например, радиоволны не исчезают при исчезновении тока в излучающей их антенне). Отличие ЭМП от других видов полей ... рентгеновское излучение, что ... излучают электромагнитную энергию ... поля (Н), магнитный поток (Ф) и магнитная индукция(В). Единицами измерения напряженности магнитного поля ... поверхностный нагрев металла, ... рефлекторного типа и ...
Pпл
rпл/s @ 0,3¸0,6
Если проанализировать приведенные на рис. 8 и 9 данные, то можно сделать следующие важные для практики выводы.
hmax
Рис. 9 . Зависимость и от температуры СВЧ разряда в азоте при атмосферном давлении.
4 см
Рассмотрим пример практического применения плазмотронов.
СВЧ плазменный источник возбуждения спектра
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/kursovaya/generator-svch-2/
M571
Рис. 10 . Схематическое изображение СВЧ блока плазменного источника возбуждения спектра типа ПВС-1 :
1 — магнетрон; 2 — плазмотрон волноводного типа; 3 — согласованная нагрузка; 4 — кварцевая трубка для подачи плазмообразующих газов и образования плазменного столба; 5 — конденсор; 6 — щель анализатора спектра .
Схема СВЧ блока применительно к спектральному анализу приведена на рис. 10 . Газ для образования плазмы подается в трубку из кварцевого стекла через завихряющую форсунку, не показанную на схеме. Через ту же форсунку или вдоль оси кварцевой трубки по отдельной трубке подается анализируемое вещество, которое распыляется в виде аэрозоля. Излучение плазменного столба через конденсатор проектируется на щель анализатора спектра, с помощью которого производится анализ обычными спектральными методами. Расход газа может составлять 8 — 10 л/мин при давлении, близком к атмосферному, плазменный столб длиной 25 — 30 мм имеет диаметр — 5 — 8 мм . Коэффициент передачи СВЧ энергии в разряд 0,55 — 0,6 .
2 — 5 раз
ПВС-1
Излучатели СВЧ энергии
Излучатели СВЧ энергии фактически представляют собой передающие антенны того или иного типа, направляющие СВЧ энергию на обрабатываемый участок материала; СВЧ излучатели необходимы там, где надо нагревать часть большого предмета.
Подобные излучающие устройства необходимы и при СВЧ сушке некоторых материалов, и при влагометрии, и при стерилизации ран на поверхности тела, и при воздействии на культуры микроорганизмов и т.д.
Рис. 11 . СВЧ облучатель в виде открытого конца волновода прямоугольного поперечного сечения.
Простейшим СВЧ излучателем является открытый конец волновода ( рис. 11 ).
Для ограничения высокочастотных токов по фланцу, а следовательно, и СВЧ поля применяют специальные канавки 1 , заполненные поглощающим материалом (b — размер узкой стенки волновода).
Kстv
Меньшую площадь облучения дает излучатель в виде открытого конца H -образного волновода (рис. 12 ).
На этом рисунке пунктиром показана зона максимального нагрева.
Рис. 12 . СВЧ облучатель в виде открытого конца H -образного волновода.
Наилучшее согласование со свободным пространством имеет рупорная антенна с корректирующей диэлектрической линзой 1 в ее раскрыве (рис. 13 ).
Она применяется либо для создания плоского фронта СВЧ волн (рис. 13, a ), либо фокусировки СВЧ излучения на небольшой площади подобно обычной двояковыпуклой линзы в оптическом диапазоне. Минимальный диаметр пятна в фокусе получаетя примерно равным рабочей длине волны l (рис. 13, b ).
Излучения в производстве и защита от них
... энергии тканям тела не объясняют повреждающего действия излучения. ... в виде ... нагрева кожи), что усиливает обмен веществ. Инфракрасное излучение имеет место в горячих цехах, источниками ультрафиолетовых излучений ... излучений): средства защиты от ионизирующих, инфракрасных, ультрафиолетовых, электромагнитных излучений и излучений оптических, квантовых генераторов, от магнитных и электромагнитных полей. ...
Рис. 13 . СВЧ облучатель в виде рупорно-линзовой антенны для создания плоского фронта волны (a) и для фокусировки излучения (b) .
На рис. 14 показан рупорно-параболический облучатель, применяемый для раскалывания бетонных плит. При l=12,6 см и Pизл=2,5 кВт бетонная плита толщиной 200 мм раскалывается через несколько секунд или минут после начала облучения.
Рис. 14 . СВЧ облучатель в виде рупорно-параболической антенны.
При использовании электромагнитных волн коротковолновой части сантиметрового и миллиметрового диапазонов применение резонаторных камер, ЗС и волноводов, в которых производится воздействие СВЧ колебаний на вещество, становится нецелесообразным из-за их малых поперечных размеров. Более эффективно осуществить направленное излучение СВЧ энергии и при этом получить равномерное по интенсивности поле излучения на заданной площади и близкое к нулю поле вне этой площади.
H10
7,1±0,2 мм
Идеальную равномерность поля в пределах радиуса R получить невозможно. Равномерность считается достаточной, если перепады интенсивности поля в пределах круга радиуса R не превышают 3 дБ .
150 мм
Рис. 15 . Облучатель с круговой поляризацией вектора напряженности электрического поля:
1 — переход с прямоугольного волновода с сечением 2,6×5,2 мм на круглый волновод диаметром 6,2 мм; 2 — фазосдвигающая диэлектрическая пластина; 3 — рупор с раскрывом 150 мм; 4 — линза из фторопласта; 5 — прижимное кольцо .
80%
3 дБ
Сублимационная сушка
Одним из сравнительно новых способов консервации продуктов обеспечивающих максимальное сохранение вкусовых свойств и качеств свежих продуктов, является сублимационная сушка. При такой сушке хорошо сохраняются витамины, белки и ароматические вещества, продукты имеют малую массу и в герметичной упаковке, например из полиэтиленовой пленки, могут без ухудшения качества храниться многие годы.
до 2,7 — 8 Па
—55°C
После герметизации в полиэтиленовые пакеты сублимированные продукты можно перевозить и хранить без охлаждения.
(— 40 ¸ —50)°C
10
Рассмотрим некоторые особенности сублимационной сушки с помощью СВЧ нагрева на примере сушки мяса.
При равномерном выделении тепла в объеме диэлектрика с потерями, каким в нашем случае является замороженное мясо, мощность потерь в единице объема (в ваттах на кубический см) определяется по формуле
P = 0,287 E f e * 10,
где f — частота, МГц ; E — напряженность электрического поля, В/см ; e — коэффициент диэлектрических потерь в продукте.
Рис. 16 . Зависимости коэффициента потерь e и диэлектрической постоянной e говядины от температуры:
Технология приготовления блюд из жареного мяса к праздничному столу
... поставленной цели работы необходимо решить следующие задачи: подобрать и проанализировать необходимую технологическую литературу; изучить товароведную характеристику сырья, используемого для приготовления блюд из жареного мяса; изучить технологический процесс приготовления блюд из жареного мяса, ассортимент блюд; установить нормы ...
1 — для сырого мяса; 2 — для мяса, высушенного сублимационной сушкой (сплошная линия — на частоте 1000 МГц; пунктирная линия — на частоте 3000 МГц) .
На рис. 16 показаны зависимости e и e от температуры сырого и высушенного мяса. По этим кривым видно, что e и e существенно уменьшаются в процессе сушки. Поэтому в первой половине технологического процесса необходимо несколько увеличивать подводимую мощность, но не настолько, чтобы произошло размораживание продукта или возник электрический СВЧ дуговой разряд. При дуговом разряде бесполезно теряется СВЧ мощность и происходит подгорание продукта. Если при атмосферном давлении пробивная напряженность электрического поля 30000 В/см , то при давлении остаточных газов 13,3 — 40 Па имеет место минимальная пробивная напряженность электрического поля, равная около 100 В/см в импульсе. При рабочих же давлениях в сушильных камерах менее 8 Па пробивная напряженность поля превышает 170 В/см на частоте 915 МГц и превышает 400 В/см для частоты 2450 МГц .
+50°C
С другой стороны, как видно из рис. 16 , при температурах ниже нуля потери (e ) примерно на порядок меньше, чем при комнатной и более высоких температурах. Это говорит о том, что только на СВЧ, учитывая множитель f в формуле для P , можно получить достаточную для сушки и равномерно распределенную по объему мощность путем выбора рабочей частоты в пределах 800 — 2500 МГц . В данном случае применимы рекомендации по конструированию камер для СВЧ нагрева, справедливые при малых потерях в диэлектрике.
H10
Примеры применения СВЧ нагрева для приготовления пищи
В настоящее время СВЧ печи могут найти применение не только в общественном питании (рестораны, столовые, вагоны-рестораны), но и в быту.
Приготовление мяса, Размораживание мяса, фруктов и овощей
1 — 3 мин
2,85 см
Торговые автоматы
Одной из главных целей применения автоматики в торговле является возможность покупки товаров в любое время суток. Для непортящихся товаров, таких, как газированная вода, сигареты, газеты и пр., эта задача технически решена. Иное дело — автоматы для продажи скоропортящихся продуктов и тем более таких, которые желательно принимать в пищу в горячем виде. С применением СВЧ появилась возможность для проектирования и изготовления подобных автоматов. Потребности в таких автоматах, безусловно, есть: например, на вокзале можно было бы в любое время через несколько минут получить стакан горячего молока, кусок горячей отварной или жареной курицы.
1 — 3 мин
Значительно более простыми могут быть торговые автоматы, которые выдают замороженные порции продуктов, а покупатель перед употреблением в пищу сам разогревает их в СВЧ печах, установленных в том же зале закусочной-автомата.
В описанных применениях СВЧ печей реализуются преимущества централизованного приготовления продуктов питания, при котором более эффективно используется квалифицированный персонал, широко применяются механизация и автоматизация трудоемких процессов.
Питание в больницах
18%
СВЧ печи в быту
1975 г.
При широком использовании СВЧ печей в быту получает быстрое развитие и индустрия приготовления замороженных порционных блюд, специально предназначенных для быстрого оттаивания и разогрева в СВЧ печах. Так что в недалеком будущем хозяйки будут покупать порционные замороженные блюда, хранить их в морозильных камерах своих холодильниках и подавать к столу в размороженном и разогретом в СВЧ печах виде через считанные минуты после извлечения из холодильника.
Рецепт: фаршированная лопатка ягненка
Из мяса лопатки ягненка, фаршированного ароматной начинкой из бекона и грибов, легко получается несколько порций.
25 гр
1 средняя луковица, очищенная и мелко нарезанная;
100 гр
100 гр
100 гр
1 яйцо, взбитое;
- соль и перец;
- лопатка ягненка (барашка) с удаленной костью;
- желе из красной смородины;
На 4 — 6 порций
1 . Растопите масло, 30 сек ., добавьте лук, бекон и грибы и готовьте до мягкости — около 3 — 5 (7) мин .
2 . Высыпьте и размешайте хлебные крошки, приправы и яйцо.
3 . Разложите (разверните) мясо лопатки и распределите по нему начинку.
4 . Скатайте мясо в сверток округлой формы и перетяните бечевкой.
5 . Взвесьте и рассчитайте время приготовления.
6 . Уложите на решетку для жарения и накройте бумажным полотенцем или разорванным мешочком для жарения.
7 . Готовьте в режиме HIGH (или на 100% P .) 1 — 2 (3) мин . на каждые 450 гр . веса.
8 . Уменьшите мощность и готовьте в режиме MEDIUM/HIGH (или на 70% P .) половину оставшегося времени или установите заранее автоматический режим переключения мощности со 100% на 70% через заданное время.
9 . Переверните мясо, нанесите желе из красной смородины и продолжайте готовить ненакрытым.
10 . Свободно оберните фольгой и дайте отстояться из расчета 5 мин . на каждые 450 гр . веса.
11 . Используйте сок, который стек в противень под решеткой для негустой подливы.
При готовке соблюдайте технику безопасности. Приятного аппетита!
Защита от СВЧ излучений
Во всех предыдущих параграфах были даны описания мощных СВЧ устройств, в которых генераторы высокочастотных энергии имели мощность около единиц киловатт в непрерывном режиме. Даже если небольшая часть этой мощности просачивается в окружающее установку пространство, это может представлять опасность для окружающих: воздействие достаточно мощного СВЧ излучения на зрение, нервную систему и другие органы человека может вызвать серьезные болезненные явления. Поэтому при работе с мощными источниками СВЧ энергии необходимо неукоснительно соблюдать требования техники безопасности.
10 мкВт/см
Следует отметить, что по мере удаления от мест излучения СВЧ мощности — от резонаторных камер или волноведущих систем, где производится обработка с помощью СВЧ энергии, — поток излученной энергии быстро ослабевает (обратно пропорционально квадрату расстояния).
Поэтому можно установить безопасную границу, где уровень излучения ниже нормы, и выполнить ее в виде ограждения, за которое нельзя заходить во время выполнения технологического процесса. При этом защитные устройства получаются достаточно простыми и недорогими.
БрБ2
В настоящее время существует несколько видов как твердых, тик и мягких (типа резины) поглощающих материалов, которые уже при толщине в несколько миллиметров обеспечивают практически полное поглощение просачивающейся СВЧ энергии.
Поглощающий материал закладывается в щели между теми металлическими деталями резонаторных камер или волноведущих структур, которые не могут быть соединены сваркой или пайкой.
Предотвращение излучения через отверстие для наблюдения или подачи воздуха осуществляется применением металлических трубок достаточно малого внутреннего диаметра и необходимой длины. Такие трубки являются запредельными волноводами и практически не пропускают СВЧ энергию. Необходимо, чтобы внутренний радиус R был в 10 — 15 раз меньше рабочей длины волны. В этом случае погонное затухание (в децибелах на сантиметр) на низшем типе волны H11 может быть приблизительно определено по формуле L=16/R , а общее затухание при длине трубки l становится равным 16l/R дБ .
l=12,6 см
18 мм
100 тыс
Заключение
Приведенные в этой работе описания электронных приборов СВЧ и их применений, конечно, далеко не исчерпывает всего их многообразия. Ограниченная тематика работы позволила рассмотреть только наиболее распространенные и типичные явления в СВЧ электронике, в частности, в энергетике СВЧ в народном хозяйстве.
Что касается применений, то здесь опущены такие важные и интересные разделы как телевидение, радиолокация, радионавигация, радиорелейные линии, передача электрической энергии из космоса на Землю и многое другое, описанию которых посвящены другие работы, а также, впрочем, и обширная научная и научно-популярная литература.
60%
Другой пример применения СВЧ электроники в сельском хозяйстве относится уже к послеуборочным проблемам. Сушка хлопка-сырца СВЧ энергией перед его длительным хранением резко повышает качество и уменьшает отходы.
Таким образом, можно с уверенностью утверждать, что с каждым годом области применения электроники сверхвысоких частот будут расширяться, обеспечивая и убыстряя развитие производительных сил и улучшая условия труда.
Список литературы, И. В. Лебедев, И. В. Лебедев, Т. И. Изюмова, Ю. Н. Пчельников, Е. В. Задедюрин, Содержание
Задание
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
- 2 (Введение)
Введение
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
- 3 Промышленные диапазоны электромагнитных колебаний
—
—
—
—
- 4
(Аналитическая часть)
Особенности нагрева диэлектриков в диапазонах УВЧ и СВЧ, Получение СВЧ энергии большой мощности
Применение последовательного электромагнита
—
—
—
—
—
—
—
—
—
- 5
Уменьшение пульсаций магнитного поля
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
- 8
Сравнение электромагнитов и постоянных магнитов
—
—
—
—
—
—
—
- 8
Резонаторные камеры для установок СВЧ нагрева диэлектриков
Уровень загрузки резонаторных камер
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
- 10
Возбуждение рабочих камер
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
- 11
СВЧ нагрев движущихся диэлектрических лент и изделий круглого поперечного сечения
(Расчетная часть)
Обеспечение равномерности нагрева по толщине
—
—
—
—
—
—
—
—
- 13
Плазменные СВЧ горелки (плазмотроны) и их применение
Свойства электронно-ионной плазмы
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
- 16
Принцип устройства СВЧ плазмотронов
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
- 17
Примеры плазмотронов волноводного типа
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
- 18
СВЧ плазменный источник возбуждения спектра
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/kursovaya/generator-svch-2/
—
—
—
—
—
—
—
—
- 21
Излучатели СВЧ энергии, Сублимационная сушка
(Инновационная часть)
Примеры применения СВЧ нагрева для приготовления пищи
Приготовление мяса
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
- 28
Размораживание мяса, фруктов и овощей
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
- 28
Торговые автоматы
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
- 29
Питание в больницах
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
- 30
СВЧ печи в быту
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
- 30
Рецепт: фаршированная лопатка ягненка
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
- 30
Защита от СВЧ излучений
(Заключение)
Заключение, Список литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/kursovaya/generator-svch-2/
