Свч электротехнологических установок для модификации диэлектриков
 Скачать 2.15 Mb.
|
Камеры лучевого типаСВЧ электротехнологических установок для нетепловой модификации диэлектриков Особенности повышения энергетической эффективности камер лучевого типа нетепловоймодификации диэлектриков Проблема повышения энергетической эффективности нетепловой модификации диэлектриков стоит не менее остро, чем подобная задача при проектировании КЛТ тепловой модификации. В то же время ей присущи свои принципиальные особенности. Во-первых, как показывают эксперименты [22-25], эффект нетепловой модификации наступает при весьма небольшом поглощении СВЧ мощности модифицируемым диэлектриком. Во-вторых, напряженность электрического поля электромагнитной волны в модифицируемом объекте может потребоваться достаточно высокой, так что для СВЧ электротехнологических установок нетеплового действия могут понадобиться мощные СВЧ генераторы. Это в свою очередь означает, что из-за обычно небольшогоtgδмодифицируемого диэлектрика большая часть СВЧ мощности в КЛТ объектом модификации не поглощается. В-третьих, малому поглощению СВЧ энергии в модифицируемом объекте способствует малая толщина модифицируемого объекта, как, на- пример, в случаях синтетических нитей и тканей на их основе. Таким образом, в КЛТ СВЧ электротехнологических установок нете- плового действия после реализации модифицирующего воздействия остает- ся достаточно большая СВЧ мощность. Если, как это чаще всего делают в СВЧ электротермии, оставшуюся СВЧ мощность рассеивать в специальных поглощающих устройствах, называемых балластными нагрузками, то энер- гетический КПД таких КЛТ будет весьма мал. С учетом общей тенденции развития энергоёмких производств по- добного рода установки представляются энергорасточительными. Следова- тельно, одной из принципиальных проблем разработки КЛТ нетепловой мо- дификации диэлектриков является проблема рационального использования СВЧ энергии, оставшейся после реализации технологического процесса. Эта проблема может быть решена использованием оставшейся СВЧ энер- гии для повторного нетеплового воздействия или для реализации другого, электротермического по своей сути, технологического процесса, т.е. приво- дящего к максимально полному поглощению СВЧ мощности (см. п. 1.2.2, рис.1.11, а также рис.4.1) [30, 80, 81]. Проектирование такой рабочей камеры для электротермического процесса можно провести традиционным для СВЧ электротехнологических установок способом [6, 8, 18]. Если в КЛТ для нетепловой модификации используется, например, рупорный излучатель, то перед приемным рупором, расположенном за мо- дифицируемым диэлектриком (рис.4.1), согласующий четвертьволновый вый трансформатор не требуется, так как этот рупор согласован с воздушной средой.  1 2 3  а   1 2 б Рис. 4.1. СВЧ ЭТУ гибридного типа: а – с КБВ на нерегулярном круглом волноводе; б – с КБВ на нерегулярном прямоугольном волноводе (1 – согласующий трансформатор, 2 – диэлектрик, модифицируемый нетепловой обработкой, 3 – диэлектрик, модифицируе- мый тепловой обработкой) Если диэлектрик, подвергаемый нетепловой модификации, имеет дос- таточную толщину и tgδ ≠ 0 , то подвод СВЧ энергии к этому диэлектрику с одной стороны может привести к неравномерности распределения по его толщине напряженности электрического поля Е электромагнитной волны, превышающей допустимое для реализации нетепловой модификации откло- нение Е от заданной для данного технологического процесса величины. В таком случае можно воспользоваться схемой СВЧ энергоподвода, показан- ной на рис. 4.2. При этом СВЧ мощность, прошедшая через модифицируе- мый диэлектрик, не должна превышать величины, допустимой для рассея- ния в магнетроне.  Рис.4.2. Уменьшение неравномерности нетепловой модификации (1 − согласующий трансформатор) Необходимо подчеркнуть, включение в состав СВЧ электротехнологи- ческой установки нетеплового действия СВЧ электротермической камеры не увеличивает энергетическую эффективность рабочей камеры нетепловой модификации. Речь идет о повышении общей энергетической эффективно- сти гибридной установки. Что касается сравнительно низкой энергетической эффективности ка- меры для нетепловой модификации, то следует иметь в виду, что в конечном счете целесообразность применения таких камер определяется величиной экономической эффективности [80]. |