Пристрій для знезараження води, розрідженого мулу та інших рідин електромагнітним полем надвисоких частот

1. Пристрій для знезараження води, розрідженого мулу та інших рідин електромагнітним полем надвисоких частот, який включає діелектричну трубу, випромінювачі НВЧенергії, відрізки хвилеводів, який відрізняється тим, що діелектрична радіопрозора труба, діаметр якої значно перевищує розміри поперечного перерізу хвилеводу, розташована вертикально; випромінювачі НВЧ-енергії, в формі розширених хвилеводів (рупорів), розташовані навколо труби, охоплюючи її як в азимутальному (горизонтальному), так і в осьовому (вертикальному) напрямках, при цьому сусідні, як 3 Механізм знищення мікрофлори електромагнітним полем відрізняється від механізмів, які діють при інших способах знезараження. Він полягає в тому, що під дією електричного поля в мікроорганізмах з'являється сила, яка розриває їх на шматки, тому жодний мікроорганізм не може адаптуватися і вижити в даних умовах. Саме цим пояснюється їх стовідсоткове знищення. Так як ефективність знезараження тим вища чим більша напруженість електричного поля, а остання безпосередньо зв'язана з щільністю потужності, то для підвищення ефективності необхідно збільшувати концентрацію енергії в зоні взаємодії електромагнітного поля з рідким середовищем як в просторі так і в часі (імпульсний режим). Переважна більшість пристроїв, в яких реалізується дія електромагнітного поля на рідину з метою знезараження чи пастеризації в проточному режимі розрахована на малу, до одного кубічного метру на годину, продуктивність. Всі вони ґрунтуються на тому, що радіопрозора трубка або радіопрозорі трубки, по яких протікає рідина перерізають хвилевод, в якому поширюється електромагнітна хвиля. Варіанти реалізації таких пристроїв представлені в [1], [2], [3] та [4]. В якості аналога вибрано пристрій [4], який складається з двох концентричних радіо прозорих трубок, що перерізають під кутом 20° до широкої стінки хвилевод. Діапазон частот, який дозволено використовувати в промислових цілях та медицині 2440-2460МГц. Стандартний хвилевод для даного діапазону має розміри поперечного перерізу 90x45. Максимальний діаметр трубок, які перерізають даний хвилевод не повинен перевищувати 40мм, так як електрична складова електромагнітного поля нерівномірно розподілена по поперечному перерізу і значно спадає біля вузьких стінок. Якщо розглянутий вище пристрій використовувати для знезараження великих об'ємів рідини, то при цьому необхідно з'єднувати паралельно велику кількість їх, що потребує складної системи розподілу потоку і, відповідно, складної системи контролю параметрів цих потоків. Очевидно, що для знезараження розріджених мулів така система взагалі непридатна через малий діаметр трубопроводів. Пристрій, що пропонується розрахований на високу, десятки і сотні кубічних метрів рідини на годину, продуктивність. Цей пристрій зображено на Фіг.1 та Фіг.2. Він складається з радіопрозорої труби 1, по якій рухається рідина що обробляється електромагнітним полем, випромінювачів електромагнітних хвиль в формі рупорів 2 та 3, які випромінюють електромагнітні хвилі в зону обробки рідини, прямокутних хвилеводів 4 та 5, в яких збуджується електромагнітна хвиля Н10, генераторів електромагнітних хвиль 6 та елементів розв'язки в вертикальному та горизонтальному напрямках 7 та 8 відповідно. Кількість випромінювачів в горизонтальному 30606 4 (азимутальному) напрямку, визначається діаметром труби, але повинна бути парною і може змінюватися від 4 і більше (найчастіше 6-8). В подовжньому (осьовому) напрямку кількість випромінювачів визначається продуктивністю пристрою. В даному випадку на одне навантаження працює багато генераторів. Взаємний зв'язок і взаємний вплив між ними який відбувається через випромінювачі, приводить до порушення режимів генерації, що значно зменшує потужність, яка поступає в навантаження, і, навіть, до зриву генерації. Найбільший взаємний вплив відбувається між генераторами через випромінювачі, які розташовані поруч, так як значне поглинання електромагнітних хвиль рідиною значно послаблює взаємний зв'язок між опромінювачами, розташованих на більшій відстані, тобто він практично відсутній. Для запобігання взаємного зв'язку через випромінювачі, розташовані поруч як в поперечному (азимутальному) напрямку, так і в подовжньому (осьовому), в пристрої, що пропонується, використовується декілька способів розв'язки це поляризаційний спосіб, чвертьхвильові, закорочені на кінцях, відрізки ліній та підбір генераторів, які працюють на різних частотах (рознесення по частоті). Відомо, що в прямокутному хвилеводі основним (робочим) типом хвилі є хвиля Н10, яка може існувати тільки при умові l р