Эти процессы имеют сложный характер и сопровождаются выделением собственного электромагнитного излучения, по энергии сопоставимого с энергией деформационных перестроек, то есть соизмеримого с СВЧ-диапазоном. Благодаря этому становится возможным другой механизм поглощения энергии СВЧ за счет резонансного энергетического взаимодействия с веществом. Поскольку диапазон энергетических состояний в подобных химических системах весьма широк, поглощение возбужденными молекулами волновой энергии происходит в широкополосном диапазоне, то есть происходит многофотонное, многочастотное поглощение. Практическое следствие этого - заметное снижение энергии возбуждения и высокая скорость процесса термохимических реакций.

Важнейшим следствием использования СВЧ-воздействия при синтезе сорбентов является создание условий, благоприятствующих формированию упорядоченных, полисопряженных структур. Термические свойства фенолформальдегидных смол определяются высокой термической стабильностью бензольных ядер и метиленовых групп, связанных с ними. Для композитов на основе ФФС (применяемых в виде порошка) наблюдаются равномерные потери массы [25] в широком диапазоне температур. Это обусловлено тем, что на каждой стадии термической обработки образуются промежуточные продукты с возрастающей термостойкостью и имеющие разную пористую структуру. Композиты на основе наволачной ФФС относятся к перспективным источникам сырья для производства угольных сорбентов вследствие доступности, большого выхода товарного продукта и высокой механической прочности.

В процессе карбонизации композитов на основе наволачной ФФС в поле СВЧ использовались различные температурно-временные режимы:

- скоростной подъем температуры до 600-850°С (в течение 5-10 мин от начальной);

- ступенчатый подъем температуры с 5-10-минутной выдержкой при промежуточных значениях.

Карбонизаты и фенолформальдегидные композиты при любых режимах обработки имеют прочность более 90%, однако при ступенчатом нагреве прочность выше 94-95% согласно государственному стандарту. Кроме того, выход карбонизата при таком режиме более высокий (42-45%) по сравнению со скоростным нагревом (38-40%). Существенное влияние режим карбонизации оказывает на пористость. При приблизительно одинаковом суммарном объеме пор (0,41-0,45 см³/г) карбонизат при скоростном нагреве имеет меньшую активность по йоду, чем при ступенчатом (7 и 11% соответственно). В связи с вышесказанным [27] ступенчатый режим термообработки является предпочтительным.

Термокаталитические процессы с применением микроволнового излучения.

Процессы, протекающие при дегидрировании, описываются уравнением:

СН2=СН-СН2-СНз +СН2=СН-СН=СН2 = H2+ СНз-СН=СН2СНз

н-бутены бутадиен-1,3

Процессы дегидрирования н-бутана и н-бутенов имеет важное практическое значение для получения основного мономера в синтезе синтетического каучука - бутадиена-1,3. Технология микроволнового дегидрирования основана на том, что через катализатор, являющийся приемником МВИ (2450 МГц), пропускают холодное сырье - 1-й 2-бутены, непосредственно[29] не поглощающие излучение. Выделение тепла происходит вследствие поляризации катализатора, представляющего собой смесь полярных оксидов металлов. Таким образом, катализатор является источником тепловой энергии для проведения реакции дегидрирования, но при этом сохраняет функции обычного гетерогенного катализатора в газофазном процессе.

Микроволновая установка для обжига известняка.

Процесс обжига, осуществляемый в настоящее время в шахтных печах путем сжигания угля в качестве теплоносителя, является энергоемким и экологически опасным. Процесс разложения (диссоциации) известняка [31] протекает с поглощением тепла и является обратимым. Он будет протекать только в том случае, если равновесное давление выделяющегося в процессе разложения СОг будет превышать парциальное давление в окружающей газовой фазе.

СаСОз = СаО + СОг + Q

В нефтеперерабатывающей промышленности для производства высококачественных смазок требуются кальциевые мыла, качество которых в значительной степени зависит от применяемой окиси кальция. Будучи в основном продуктом крупнотоннажных известково-цементных производств, окись кальция часто по качеству не удовлетворяет запросам нефтепереработчиков. Устаревшая технология, высокая энергоемкость и большое количество выбросов продуктов сгорания в атмосферу побудили исследователей к разработке реактора для обжига известняка, в котором в качестве теплоносителя используется МВИ. Такая технология позволяет наладить малотоннажные, миниатюрные, низкоэнергоемкие, безопасные узлы по получению окиси кальция для кальциевых мыл [31] непосредственно на производствах пластичных смазок, тем самым снизить их себестоимость и повысить качество. Обжиг известняка осуществляется посредством микроволнового нагрева.

Магнитоэлектрические фильтрующие СВЧ устройства.

СВЧ фильтры на МЭ композитах проектируются на основе различных проявлений МЭ эффекта. Наиболее сильно МЭ эффект проявляется в виде сдвига резонансной линии ФМР под действием управляющего электрического поля. МЭ композит в этом случае играет роль резонатора. Применение электрического поля позволит осуществить перестройку передаточных характеристик фильтра в широком диапазоне частот и реализовать фильтрпреселектор с электрической перестройкой частоты. Для инженерных расчетов резонансных устройств удобным является метод анализа, в котором линия передачи СВЧ и резонатор рассматриваются как связанная система. Степень связи характеризуется коэффициентом, [17] через который описываются основные характеристики линии передач с резонатором -- коэффициенты отражения, прохождения и поглощения электромагнитной энергии СВЧ.

Промышленные магнетроны.

В качестве генераторов большой мощности используются магнетроны и клистроны. Благодаря более высокому КПД при мощности ниже 50 кВт доминируют магнетроны. Чаще всего применяются две частоты - 915 и 2450 МГц. Так как частота 915 МГц может использоваться не во всех случаях, то оптимальной в международной практике обычно считается частота 2450 МГц. Табл.2 дает представление о современных российских магнетронах, выпускаемых ЗАО "НПП "Магратеп",в сравнении с зарубежными приборами. Магнетрон М-116-100 (рис.5) используется в установках, разупрочнения горных пород и в других случаях, где требуется повышенная глубина проникновения в материал. [20] Единственный в мире магнетрон мощностью 50 кВт на частоте 433 МГц (рис. 1.10) успешно использовался в экспериментальных установках для разупрочнения грунта в Якутии.

Таблица 1.4. Характеристики некоторых отечественных и зарубежных промышленных магнетронов.

Нагрев инфракрасными или световыми источниками работает, в сравнении с микроволнами, на более высоких (примерно на 2-3 порядка) частотах. Соответственно, уменьшается глубина проникновения, и нагревается только поверхность обрабатываемого объекта. Остальной объем получает тепло лишь за счет более медленного процесса теплопроводности. Это может привести к термомеханическим перенапряжениям и потере качества материала. Там, где затраты времени играют важную роль (варка, сушка или разогрев), микроволны имеют решающее преимущество перед тепловым излучением. Экономически эффективен СВЧ-нагрев при сушке твердых пород дерева, так как подъем температуры со скоростью до 1000°С/с можно реализовать при напряженности поля 5 кВ/см. По сравнению с инфракрасным нагревом применение микроволн имеет большое преимущество - почти мгновенные включение и выключение, а также точное регулирование температуры.

Высокая плотность мощности и лучшая фокусировка приводит к большой экономии энергии. Бесполезное излучение и необходимость сопутствующего охлаждения окружающих деталей исключаются.

Рисунок 1.10 Промышленные магнетроны.

Список использованной литературы

1. Патент (РФ №2299761) \\ Способ регенерации древесного активного угля и устройство для его осуществления \\ Билалов Тимур Ренатович (RU), Габитов Фаризан Ракибович (RU) [и др] \\ публикация патента:27.05.2007

2. Патент РФ \\ Способ регенерации активированного угля \\ Хоанг Ким Бонг (RU), Темкин Олег Наумович (RU) [и др.] \\ публикация патента:20.07.2010

3. Патент РФ №2109828 \\ Способ регенерации активированных углей \\ Елшин В.В., Леонов С.Б., \\ Публикация патента: 27.04.1998..

4. Патент РФ №2064826 \\ Способ регенерации активированного угля \\Янковский Н.А., Островская А.И., [и д.р.] \\ Публикация патента: 10.08.1996.

5. Патент РФ №2081824 \\ Способ реактивации активного угля \\ Шевченко А.О., Быков Г.П. [и д.р.] \\ Публикация патента: 20.06.1997

6. Чеботарев В.В. Адсорбционное разделение скважинной продукции. УГНТУ, 1995. - 144 с.

7. Добрянский А.Ф. Анализ нефтяных продуктов \\ 3-е изд., перераб. и доп. Л.-м.: грттл, 1936. - 454 с

8. http://www.ecolognatural.ru/enats-97-1.html

9. Хартмут Кингле, Эрих Бадер. Активные угли и их промышленное применение. \\ Перевод с немецкого Т.Б. Сергеевой. \\ Под редакцией Г.Г. Плаченова и С.Д. Колосенцева. \\ 1984 г.

10. Кафаров В.В. Основы массопередачи. 1979, 440 c.