Обеспечение безопасности при работе с СВЧ установками

2.1.4 Уплотняющая пружинная прокладка

Для предотвращения излучения в окружающее пространство между фланцами источника СВЧ энергии и камерой располагаются тонкая уплотняющая контактная пружинная прокладка.

2.2 Заключение

Итак, мы обсудили основополагающие принципы микроволнового нагрева. Магнетрон является наиболее важным устройством, используемым для генерации СВЧ. Волноводная система используется для передачи микроволновой энергии к аппликатору, где происходит эффективное взаимодействие СВЧ-энергии с обрабатываемыми материалами. Требуется правильный выбор подходящего аппликатора для энергоэффективного и однородного нагрева материалов. Кроме того, имеется несколько важных устройств, таких, как запредельные волноводы, их соединения, уплотняющая пружинная прокладка, которые помогают обеспечить безопасность при работе с СВЧ установками.

Глава 3. Получение зависимостей коэффициента ослабления от некоторых параметров запредельных волноводов

Как уже писалось выше, запредельные волноводы решают множество проблем работы и эксплуатации микроволновых установок. Поэтому, чтобы расширить область применения СВЧ технологии, данное устройство можно использовать и в более широком смысле, например, в конвейерной системе, в камере непрерывного действия поставить на входе и выходе конвейерной ленты волноводы в режиме отсечки, которые будут полностью ослаблять выходную мощность электромагнитной волны. Таким образом, будет достигнут ещё один безопасный метод эксплуатации технологических установок в конвейерном режиме.

3.1 Расчет прямоугольного запредельного волновода

Для расчета прямоугольного волновода относительно длины стенки волновода и относительно длины самого волновода используется самый основной тип волны H10 c наибольшей критической длиной волны. При низшего типа волны наступает область отсечки, то есть волна перестает распространяться и начинает затухать.[5]

Если рассмотреть постоянную распространения запредельного волновода, получится соотношение:

(12)

(13)

И так как , получается, что постоянная действительная () и из этого следует:

(14)

значит постоянная затухания равна:

(15)

Учитывая, что равна:

(16)

Получается, что коэффициент затухания зависит от ширины a и длины b сечения запредельного волновода.

Также, от коэффициента затухания и длины самого волновода l зависит коэффициент ослабления L, это следует из соотношения (17):

(17)

3.1.1 Расчет зависимости коэффициента ослабления относительно ширины сечения прямоугольного волновода

Записывается соотношение для определения длины волны в волноводе через ширину a и длину b сечения волновода при волне типа Н10, где m=1 и n=0.



Принимая, произвольно, что длина сечения b=0,005 м, ширина a изменяемая величина от 0,01 м до 0,328 м, а длина волновода l=0,005 м и, используя формулы (15),(16) и (17), получаем зависимость ослабления входной электромагнитной энергии от ширины сечения волновода (Рис.3.1.1.):

Рис.3.1.1.: Зависимость ослабления входной электромагнитной энергии L(a) от ширины сечения волновода a.

Вывод: анализирую полученный график (Рис.3.1.1.), выходит, что чем больше ширина сечения волновода, тем меньше затухает энергия в запредельном волноводе с толщиной в 5 мм по логарифмической функции.

3.1.2 Расчет зависимости коэффициента ослабления относительно длины прямоугольного волновода

Используя те же формулы (15),(16) и (17), и принимая, что длина сечения b=0,003 м, ширина a=0,024 м , а длина волновода l изменяемая величина от 0,001 м до 0,5 м, получаем, что:



Рис.3.1.2.: Зависимость ослабления входной электромагнитной энергии L(l) от длины волновода l.

Вывод: анализирую полученный график (Рис.3.1.2.), выходит, что чем больше длина волновода, тем больше затухает энергия в запредельном волноводе по линейной зависимости.

3.2 Расчет круглого запредельного волновода

Для расчёта зависимости круглого запредельного волновода от коэффициента ослабления берется один из крайних типов волн, а именно E01. Для такого типа волны критическая длина волны будет равняться:

=2.62R, (18)

где R -- радиус запредельного волновода.

3.2.1 Расчет зависимости коэффициента ослабления относительно радиуса круглого волновода

Предположим, что длина круглого запредельного волновода равна l=0.005 м.

В этом случае постоянная затухания будет равна:

. (19)

Вывод: Анализируя полученный график (Рис. 3.2.1.), видно, что при наименьшем радиусе происходит сильное ослабление, а при увеличении -- волна начинает распространяться лучше. По этим же соображениям, в бытовых микроволновых печах стоят сетки из круглых запредельных волноводов, через которые проходит наблюдение за нагреваемым объектом.

Рис. 3.2.1.: Зависимость ослабления входной электромагнитной энергии L(R) от радиуса запредельного волновода R

3.2.2 Расчет зависимости коэффициента ослабления относительно длины круглого волновода

В данном расчете радиус постоянен, но изменяется длина запредельного волновода: R=0.01 м.

Используя, те же формулы (17) и (19) найдем зависимость длины круглого волновода относительно коэффициента ослабления:



Рис: 3.2.2.: Зависимость коэффициента ослабления L(l) относительно длины круглого волновода длина волновода l.

Вывод: анализирую полученный график (Рис.3.2.2.), выходит, что чем больше длина, тем больше затухает энергия в запредельном волноводе по линейной зависимости.

3.3 Эксперимент на основе микроволновой установке предназначенной для отверждения стеклопластиковой арматуры

Целью эксперимента являлось проверить теоритические расчеты круглого запредельного волновода и получить неизлучательность экспериментального запредельного волновода.

В эксперименте участвовала микроволновая установка для отверждения стеклопластиковой арматуры мощностью 1 КВт (Рис. 3.3.):



Рис. 3.3. Микроволновая установка для отверждения стеклопластиковой арматуры. Обозначения:

1 - источник СВЧ;

2 - электродинамическая система;

3 - водяная нагрузка;

4 - трубка с подводимой проточной водой;

5 - стеклопластиковая арматура;

6 - тэны электропечи (крышка печи откинута).

Характеристики:

Габариты - 1300х150х250мм;

Вес - 72кг;

Рабочая частота - 2450МГц;

Мощность - 1кВт.

Эксперимент заключался в следующем:

1) На вход электродинамической системы устанавливался круглый запредельный волновод размерами R=4 см и l=20 см.

2) Подавалось питание на магнетрон и устанавливалась мощность 1000 Вт.

3) Проверялось наличие излучения из установленного запредельного волновода при помощи датчика электромагнитного излучения (Рис. 3.3.1.). На этом устройстве есть шкала без градуировки. Предел измерения 10мВ. Прибор при помещении его к входу запредельного волновода не показал присутствия СВЧ излучения. Из этого следует, что круглый запредельный волновод либо полностью, либо почти полностью прекращает излучение (прибор не улавливает столь малое излучение).

В данной главе было показано, что при помощи запредельного волновода можно получить еще больше видов установок непериодического типа для ускоренного производства различных материалом, тем самым уменьшая энергозатратность и улучшая экологичность технологий производств.

Список литературы

1. Окресс Э. СВЧ - энергетика. М.: Мир, 1971.

2. Ф.Шилл. Пеностекло (производство и примене-ние) М.: Стройиздат, 1965. - 308 с.

3. Сапунов Г.С. Ремонт микроволновых печей, Солон, Москва 1998 г.

4. Журнал «Технологии ЭМС 2013» Статья А.В. Мамонтова, С.В.Резникова, В.Н.Нефедова, Т.А.Гузевой «Методы снижения побочных излучений от СВЧ установок лучевого типа для термообработки материалов».

5. Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ, М.: Высшая школа, 1970 г.

6. Анчишкин А. И. Наука. Техника. Экономика. - М.: Экономика, 1986. - 215с.

7. Дворцин М. Д. Основы теорий научно-технического развития производства. М.: Изд. МИНХим.Г.В.Плеханова,1988. -- 251с.

8. Мамонтов А.В. Разработка и исследование СВЧ устройств для термообработки диэлектрических.- МИЭМ, Москва, 2005.

9. Патент России «Способ сушки пиломатериала» (RU 2403514) от 2006.

Размещено на Allbest.ru