Применение микроволнового излучения для формирования равномерного распределения температуры в объёмных материалах с различными диэлектрическими потерями
Современные требования к технологическим процессам термообработки объёмных диэлектрических материалов. Основные преимущества тепловой обработки бетона с использованием микроволнового излучения. Схема излучения из раскрыва прямоугольного волновода.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | диссертация |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 30.06.2017 |
| Размер файла | 1,9 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
(2.47)
(2.48)
Метод используемый для расчёта распределения температуры по толщине бетонной плиты основан на том, что диэлектрические параметры материала линейно изменяются с ростом температуры. Это положение основано на многочисленных экспериментальных исследованиях того как при росте температуры изменяются диэлектрические параметры материалов при рабочей частоте поля 2450 МГц. Показано, что в широком интервале температур, диэлектрические параметры обрабатываемого материала, линейно возрастают с ростом температуры.
Следовательно, значение постоянной затухания амплитуды напряженности электрического поля в обрабатываемом материале линейно зависит от величины мощности которую он поглощает:
. (2.49)
С учётом граничных условий (2.47) и (2.48), следует:
. (2.50)
Из теории длинных линий известно соотношение:
. (2.51)
Подставляя выражение (2.50) в уравнение (2.51), получаем дифференциальное уравнение в виде:
. (2.52)
Решение уравнения (2.52) можно записать в виде:
. (2.53)
Таким образом, вид функции определен и имеет вид:
. (2.54)
Погонную мощность потерь по толщине вдоль оси z можно определить при условии, что известны распределение мощности излучения в материале в направлении распространения энергии и значение постоянной амплитуды затухания напряженности электрического поля :
, (2.55)
. (2.56)
Величина погонной мощности, поглощаемая обрабатываемым материалом без учёта коэффициента теплоотдачи в окружающее пространство можно записать в виде:
. (2.57)
Соотношение для удельной мощности потерь обрабатываемого материала при постоянном поперечном сечении в установке лучевого типа приобретает вид:
, (2.58)
где: - площадь поперечного сечения обрабатываемого материала.
Величина удельной мощности тепловых потерь или величина поглощенной мощности поглощенная материалом плиты связана с нарастанием температуры в материале. Если исходный материал до поступления в микроволновую установку имел начальную температуру , то обрабатываемый материал приобретает следующее распределение температуры вдоль оси z:
, (2.59)
, (2.60)
где: - теплоемкость плиты из бетона; - плотность плиты из бетона; - время нахождения материала в области микроволнового излучения.
В рассматриваемой конструкции микроволновой установки материал плиты помещен в короб из радиопрозрачного и теплоизоляционного материала, - фторопласта. Короб из фторопласта позволяет избавиться от теплоотдачи в окружающее пространство.
Для второго источника микроволновой энергии, расположенного справа граничные условия имеют следующий вид:
(2.61)
, (2.62)
Для источника справа, решение уравнения (2.52) можно записать в виде:
. (2.63)
Таким образом, вид функции определен и имеет вид:
. (2.64)
Уравнение (2.60) можно записать для источника справа в виде:
(2.65)
При этом нагрев плиты с каждой стороны необходимо осуществлять до такой температуры, при которой сложение двух экспоненциальных зависимостей создаст на поверхности плиты и в её толще температуру +70°С.
Измерение температуры проводилось по центральной линии волноводов. Отклонение температуры от номинального значения по толщине бетонной плиты 200 мм не превышало 5°С.
Заключение
Предложенная выпускная квалификационная работа магистра удовлетворяет требованиям технического задания:
1. Разработана конструкция микроволновой установки лучевого типа для равномерного нагрева плиты из бетона шириной 3000 мм, высотой 2000 мм и толщиной 200 мм от начальной температуры +20єС до конечной температуры +70єС на частоте колебаний электромагнитного поля 2450 МГц и микроволновой мощности 38,4 кВт;
2. Предложена модель микроволновой установки с обрабатываемым материалом в виде однородного полупространства с учётом отраженной мощности микроволнового излучения от стенок камеры.
3. Предложен метод расчёта параметров микроволновой установки и технологического режима термообработки объёмного диэлектрического материала основанный на справедливости метода Гюйгенса - Кирхгофа и суперпозиции распределений температуры внутри объёма материала от каждого источника и отражающих стенок;
4. Расхождение рассчитанных и измеренных характеристик распределения температуры на поверхности материала не превышало 2%, а отклонение по объёму материала от номинального не превышало 4%.
5. Уровень побочных излучений от микроволновой установки не превышал 10 мкВт/см2, что ниже допустимых пределов для излучения из установок такого рода и обеспечивает безопасную работу обслуживающего персонала и не оказывает воздействия на окружающее электротехническое оборудование.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Рассмотрение результатов экспериментальной оценки возможностей микроволнового нагрева для переработки резиновой крошки. Ознакомление с преимуществами и проблемами микроволнового нагрева. Анализ процесса удаления влаги из материала механическим способом.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 17.06.2017Ознакомление с устройством микроволновой печи. Рассмотрение природы микроволнового электромагнитного излучения. Изобретение Перси Спенсера. Изучение влияния микроволн на организм человека; соответствие данного устройства Федеральным санитарным нормам.
реферат [366,8 K], добавлен 29.11.2014Составляющие процесса тепловой обработки бетона. Подъем температуры до максимально установленного уровня, выдерживание при нем и охлаждение изделия до температуры окружающей среды. Конструктивный и технологический расчет производственной установки.
реферат [396,6 K], добавлен 10.06.2014Исследование особенностей аксиально–симметричных оптических элементов с конической либо тороидальной преломляющей поверхностью. Применение селектора рассеянного излучения при фотометрическом контроле. Коническая, сфероконическая и тороидальная линзы.
дипломная работа [597,5 K], добавлен 07.05.2013Пример определения теплоемкости при заданной температуре. Тепловой поток излучения. Коэффициент теплоотдачи излучения. Число Прандтля и число Грасгофа. Критерий Нуссельта. Коэффициент теплоотдачи конвекцией. Критерий Фурье. Безразмерная температура.
лабораторная работа [202,3 K], добавлен 11.06.2013Медико-биологические основы взаимодействия лазерного излучения с кожей человека. Преимущества и недостатки лазерной эпиляции, допустимые уровни лазерного излучения. Конструкция и принцип действия лазерной установки, расчет параметров оптической системы.
курсовая работа [126,8 K], добавлен 24.10.2009Внедрение автоматизированной системы управления технологическим процессом тепловлажностной обработки. Применение установок для тепловлажностной обработки и разогрева бетонной смеси и подогрева заполнителей в технологии сборного бетона и железобетона.
курсовая работа [525,0 K], добавлен 27.04.2016Средняя радиационная стойкость для полиэтилена и эпоксидной смолы. Исследования прочностных характеристик материала, предложенного в качестве защиты от смешанного ионизирующего излучения. Конструкция панелей биологической защиты в виде контейнера.
дипломная работа [2,1 M], добавлен 18.05.2012Особенности технологического процесса плазменного нагрева, плавления вещества, сварки и наплавки деталей, напыления и резки материалов. Физические основы получения и применения светолучевых источников энергии. Технологические особенности излучения ОКГ.
реферат [2,1 M], добавлен 14.03.2011Физические особенности лазерной сварки титановых сплавов. Моделирование процесса воздействия лазерного излучения на металл. Исследование влияния энергетических и временных характеристик и импульсного лазерного излучения на плавление титановых сплавов.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 11.01.2014Технологии производств и применение СВЧ технологии в промышленности. Преимущества и проблемы микроволнового нагрева. Правила безопасности при работе с СВЧ установками. Получение зависимостей коэффициента ослабления от параметров запредельных волноводов.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 09.09.2016Устройство и принцип работы автоклава. ТВО бетона при избыточном давлении. Технологический и теплотехнический расчет тепловой установки. Расчет подачи пара (теплоносителя). Системы автоматического регулирования процесса тепловой обработки в автоклавах.
курсовая работа [386,0 K], добавлен 19.10.2010Источники теплового излучения. Классификация пирометров, сфера их применения и технические характеристики. Показатель визирования. Схема яркостного пирометра с исчезающей нитью накала. Принцип действия болометра. Сферы применения и действие тепловизоров.
курсовая работа [297,9 K], добавлен 05.05.2016Режимы и методы тепловлажностной обработки бетона. Схема и принцип работы горизонтальной щелевой пропарочной камеры, расчет ее параметров и показателей тепловой экономичности. Вычисление расхода материалов для производства многопустотных плит перекрытий.
курсовая работа [471,0 K], добавлен 26.03.2014Лазерная технология. Принцип действия лазеров. Основные свойства лазерного луча. Монохромотичность лазерного излучения. Его мощность. Гиганский импульс. Применение лазерного луча в промышленности и технике, медицине. Голография.
реферат [44,7 K], добавлен 23.11.2003Технико-экономическое обоснование выбора тепловой установки и вида теплоносителя. Характеристика готовой продукции и требования к ее качеству. Расчет температуры прогрева изделий, материального баланса щелевой камеры. Выбор режима тепловой обработки.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 08.05.2011Неразрушающий контроль материалов с использованием источника тепловой стимуляции. Композиты: виды, состав, структура, область применения и преимущества. Применение метода импульсно-фазовой термографии для определения дефектов в образце из углепластика.
курсовая работа [4,2 M], добавлен 15.03.2014Методика проектирования поверхности фигуры человека и одежды в трёхмерной среде. Разработка моделей женской одежды с использованием геометрических объёмных форм. Анализ способов проектирования рукавов геометрической объёмной формы в трёхмерной среде.
дипломная работа [8,3 M], добавлен 13.07.2011Выбор режима тепловой обработки внутренних стеновых панелей из бетона. Конструктивные особенности, принципы организации теплоснабжения и технико-экономические показатели тепловой установки. Конструктивный и теплотехнический расчет туннельной камеры.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 14.05.2012Технико-экономические преимущества бетона и железобетона. Основные недостатки бетона как строительного материала. Виды добавок для бетонов. Материалы, необходимые для приготовления тяжелого бетона. Реологические и технические свойства бетонной смеси.
реферат [19,2 K], добавлен 27.03.2009
