ОсобенностинагревадиэлектриковвдиапазонахУВЧиСВЧ

Вподавляющембольшинствеслучаевнагревкаких—либофизическихтелпроизводитсяпутемпередачитепласнаруживовнутрьзасчеттеплопроводности.

НаСВЧприрациональномподборечастотыколебанийипараметровкамер,гдепроисходитпреобразованиеСВЧэнергиивтепловую,можнополучитьотносительноравномерноевыделениетеплапообъемутела.Эффективностьпреобразованияэнергииэлектрическогополявтепловозрастаетпрямопропорциональночастотеколебанийиквадратунапряженностиэлектрическогополя.ПриэтомследуетотметитьпростотуподачиСВЧэнергиипрактическиклюбомуучасткунагреваемоготела.

ВажноепреимуществоСВЧнагрева—тепловаябезинерционность,т.е.возможностьпрактическимгновенноговключенияивыключениятепловоговоздействиянаобрабатываемыйматериал.Отсюдавысокаяточностьрегулировкипроцессанагреваиеговоспроизводимость.

Рисунок 3.6.1–Механизм распределения микроволн

ДостоинствомСВЧнагреваявляетсятакжепринципиальновысокийКПДпреобразованияСВЧэнергиивтепловую,выделяемуювобъеменагреваемыхтел.ТеоретическоезначениеэтогоКПДблизкок100%.Тепловыепотеривподводящихтрактахобычноневелики,истенкиволноводовирабочихкамеростаютсяпрактическихолодными,чтосоздаеткомфортныеусловиядляобслуживающегоперсонала.

ВажнымпреимуществомСВЧнагреваявляетсявозможностьосуществленияипрактическогопримененияновыхнеобычныхвидовнагрева,напримеризбирательного,равномерного,сверхчистого,саморегулирующегося.

Избирательныйнагревоснованназависимостипотерьвдиэлектрикеотдлиныволны,т.е.зависимоститангенсаугладиэлектрическихпотерьdкакфункциидлиныволныl.Приэтомвмногокомпонентнойсмесидиэлектриковбудутнагреватьсятолькотечасти,гдевысокийtgd.

Равномерныйнагрев.Обычнопередачатеплаосуществляетсязасчетконвекции,теплопроводностииизлучения.Отсюданеизбежентемпературныйградиент(перепад)отповерхностивглубинуматериала,причемтембольший,чемменьшетеплопроводность.Уменьшитьилипочтиустранитьбольшойградиенттемпературможнозасчетувеличениявремениобработки.Вомногихслучаяхтолькозасчетмедленногонагреваудаетсяизбежатьперегреваповерхностныхслоевобрабатываемогоматериала.Примерамитакихпроцессовявляетсяобжигкерамики,получениеполимерныхсоединенийит.п.СпомощьюСВЧэнергииможнонетолькоравномернонагреватьдиэлектрикпоегообъему,ноиполучатьпожеланиюлюбоезаданноераспределениетемператур.ПоэтомуприСВЧнагревеоткрываютсявозможностимногократногоускорениярядатехнологическихпроцессов.

Сверхчистыйнагрев.Еслипринагревегазовымпламенем,атакжеспомощьюдуговыхгорелокпроисходитзагрязнениематериалов,тоСВЧэнергиюможноподводитькобрабатываемомуматериалучереззащитныеоболочкиихтвердыхдиэлектриковсмалымипотерями.Врезультатезагрязненияпрактическиполностьюустраняются.Крометого,помещаянагреваемыйматериалвоткачанныйобъемилиинертныйгаз,можноустранитьокислениеегоповерхности.Загрязненияотдиэлектрика,черезкоторыйподводитсяСВЧэнергия,весьмамалы,т.к.вслучаемалыхпотерьдажеприпропусканиибольшойСВЧмощностиэтотдиэлектрикостаетсяпрактическихолодным.

Рисунок 3.6.2- СВЧ печь

Саморегулирующийсянагрев.Принагреведляцелейсушкикачествополучаемогоматериаласущественноулучшаетсязасчеттого,чтонагреввысушенныхместавтоматическипрекращается.Объясняетсяэтотем,чтотангенсугладиэлектрическихпотерьтакихматериалов,как,например,дерево,прямопропорционаленвлажности.ПоэтомусуменьшениемвлажностивпроцессесушкипотериСВЧэнергииуменьшаются,анагревпродолжаетсятольковтехучасткахобрабатываемогоматериала,гдеещесохраниласьповышеннаявлажность.