ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения конструкторской разработки.

Основные особенности высокочастотного нагрева диэлектриков состоят в следующем. Этот нагрев является прямым - электрическая энергия преобразуется в тепло непосредственно в объекте, помещенном в быстропеременное электрическое поле. Во многих случаях это позволяет существенно изменить технологию процесса, повысить качество продукции и производительность труда. При ВЧ-нагреве (как правило, от 0,5 до 100 МГц) непосредственно расход электроэнергии на изменение теплосодержания материала наименьший по сравнению с другими способами. При таком способе нагрева достигается высокая концентрация мощности в единице объема нагреваемой среды, что позволяет значительно интенсифицировать процесс нагрева диэлектриков и позволяет снизить отходы продукции, а также осуществить поточность и широкую автоматизацию процесса.

Удельная мощность, выделяемая в материале в виде тепла, определяется как:

dР=0,555fe ²etgd;

где:

e- диэлектрическая проницаемость вещества;

f - частота тока, кГц;

tgd- тангенс угла потерь вещества;

e - напряженность электрического поля, кВ/см.

Из приведенной формулы следует, что нагрев диэлектриков в поле СВЧ зависит от частоты и напряженности электрического поля, а также от электрических параметров материала. Скорость нагрева материала пропорциональна выделяющейся в нем мощности. Увеличить скорость нагрева посредством изменения фактора потерь нельзя, так как он является постоянной величиной, характеризующей сам материал. Следовательно, для увеличения скорости нагрева остается практически одна возможность - повышение частоты, повышение же напряженности электрического поля имеет свой конечный предел, так как может произойти пробой диэлектрика.

Принципиальная электрическая схема генератора:

l _p - разделительный дроссель; С _р - разделительный конденсатор;

l - катушка связи; С _н - рабочий конденсатор.

Ниже приводится краткий инженерный расчет для сушки древесины.

1. Полезная мощность, затрачиваемая на сушку, определяется:

Р _пол=g[c(100-t _k)+g]/60, кВт;

где:

g -масса испаренной влаги, кг;

С - удельная теплоемкость воды, кДж/кг С ⁰;

g - удельная теплота испарения воды при температуре кипения (равна 2260 кДж/кг).

2. Удельная объемная мощность в межэлектродном пространстве:

Р _об=Р _пол/w, Вт/см ³;

где:

w -объем древесины, см ³.

3. Определяется удельная объемная мощность по аналитической формуле в сравнении с полученными данными:

Р=0,555fee ²tgd, Вт/см ³;

где:

f - рабочая частота установки, 25 МГц;

e- диэлектрическая проницаемость материала (для дереваe=6-8);

tgd- тангенс угла потерь (принимается для древесины 0,3);

e - напряженность электрического поля, кВ/см;

Е=10 ³u/d,

где:

u -напряжение на рабочем конденсаторе, 1,4 кВ;

d -расстояние между рабочими пластинами, 5 см.

4. Кпд установки:

h=Р _пол/Р _ср

Р _ср - среднее за период нагрева значение проводимой мощности, кВт.

5. По полученным данным строятся графические зависимости:

соsj=f(i ₂); Р _тр=f(Н ₂).

Принципиальная электрическая схема разработанного генератора представлена на рисунке.

Частота колебательного контура лампового генератора находится по формуле:

.

На разработанную конструкцию подана заявка на выдачу патента Российской Федерации.