По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 537.8

Теоретическая оценка выбора частоты источника для СВЧ-обработки слоя диэлектрической среды

Вендин С. В. д-р техн. наук, профессор, Инженерный факультет, кафедра электрооборудования и электротехнологий в АПК, ФГБОУ «Белгородский ГАУ», Россия, п. Майский, e-mail: elapk@mail.ru

В статье приведены результаты теоретического анализа относительно выбора эффективной частоты источника применительно к технологической СВЧ-обработке слоя диэлектрической среды с потерями электромагнитным полем высоких (ВЧ) и сверхвысоких (СВЧ) частот. Рекомендуется оценивать эффективность частоты по величине СВЧ-мощности, передаваемой на определенную глубину. Вводится относительный коэффициент эффективности СВЧ-мощности, передаваемой на глубину, учитывающий электрофизические свойства среды и параметры электромагнитной волны.

Литература:

1. Вендин С.В. СВЧ-дезинсекция семян бобовых: автореф. дис. канд. техн. наук / С.В. Вендин. Московский ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров сельскохозяйственного производства имени В.П. Горячкина. – Москва, 1990. –16 с.

2. Вендин С.В. Высокочастотный нагрев в технологии обработки семян зерновых // Техника в сельском хозяйстве. – 1994. – № 3. – С. 18.

3. Вендин С.В., Горин А.Д. Воздействие температурных факторов на всхожесть семян зерновых при их обработке в электромагнитном поле СВЧ // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. – 1994. – № 3. – С. 21.

4. Вендин С.В. Интегральная оценка температурного действия на семена // Техника в сельском хозяйстве. – 1995. – № 3. – С. 31.

5. Вендин С.В. Экспериментальные исследования предпосевной обработки семян пшеницы электромагнитным полем // Инновации в АПК: проблемы и перспективы. – 2014. – № 1 (1). – С. 4–10.

6. Вендин С.В. Регрессионный анализ влияния удельной СВЧмощности и экспозиции, скорости и конечной температуры нагрева на предпосевную обработку семян пшеницы // Инновации в АПК: проблемы и перспективы. – 2015. – № 2 (6). – С. 9–13. Вендин С.В. Результаты экспериментальных исследований по предпосевной обработке семян пшеницы электромагнитным полем // Инновации в АПК: проблемы и перспективы. – 2016. – № 1 (16). – С. 73–77. Вендин С.В. Технологические приемы СВЧ-обработки семян в слое // Инновации в АПК: проблемы и перспективы. – 2016. – № 2 (10). – С. 3–11. Вендин С.В. Экспериментальные исследования процессов СВЧ-обработки семян: монография / С.В. Вендин. – Москва-Белгород: ОАО «Центральный коллектор библиотек «БИБКОМ», ООО «ТРАНСЛОГ», 2017. – 116 с.

7. Вендин С.В. К решению задачи взаимодействия электромагнитной волны с многослойным сферическим диэлектрическим препятствием // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. – 2013. – № 5. – С. 216–220.

8. Вендин С.В., Трубаев П.А. К расчету напряженностей электромагнитного поля при СВЧ-обработке диэлектрических плоскослоистых объектов // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. – 2013. – № 6. – С. 215–218.

9. Вендин С.В. Теория и математические методы анализа электродинамики процессов СВЧ-обработки семян / С.В. Вендин. – М.: ОАО «Центральный коллектор библиотек «БИБКОМ», ООО «ТРАНСЛОГ», 2015. – 137 с. ISBNonline 978-5-905563-38-6.

Обработка различных сред электромагнитным полем (ЭМП) высоких (ВЧ) и сверхвысоких (СВЧ) частот получила широкое применение не только в промышленности, но и в сельском хозяйстве. Эффективность использования энергии ЭМП ВЧ и СВЧ для технологической обработки различных сред отмечается как в ранних работах [1–4], так и в более поздних исследованиях [5–9 и др.]. При этом качество обработки среды зависит от скорости и конечной температуры диэлектрического (микроволнового) нагрева, которые зависят от физических свойств среды, частоты и напряженности электрического поля. Поэтому при прогнозировании эффективности СВЧ-обработки весьма важно определить условия, влияющие на характер распределения напряженностей электромагнитных полей [10–12 и др.].

В средах с диэлектрическими потерями принято считать, что ослабление амплитуды электромагнитной волны пропорционально коэффициенту ослабления α. В то же время отражение и преломление электромагнитных волн на граните раздела сред рассматриваются отдельно от контекста эффективности технологической обработки среды.

Ниже приведены результаты теоретических исследований относительно выбора эффективной частоты источника электромагнитного излучения для СВЧ-обработки технологической плоского слоя среды с диэлектрическими потерями. Представленные расчетные соотношения имеют общую постановку и могут быть применимы как в промышленности, так и в сельском хозяйстве.

Классический подход к электродинамике предполагает, что ослабление амплитуды электромагнитной волны в среде с потерями пропорционально коэффициенту ослабления α, амплитуда передаваемой мощности на глубину z = d уменьшается в 2αd раз. В то же время отражение и преломление электромагнитных волн на границе раздела сред рассматриваются отдельно от контекста эффективности технологической обработки среды.

Если предположить, что размеры включений в сплошной среде будут намного меньше длины волны, излучаемой источником, то эту среду можно рассматривать как однородную с усредненными параметрами.

Для Цитирования:
Вендин С. В., Теоретическая оценка выбора частоты источника для СВЧ-обработки слоя диэлектрической среды. Электроцех. 2021;8.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: