Пристрій для мікрохвильової обробки проточних середовищ

1 Пристрій для мікрохвильової обробки проточних середовищ, що включає мікрохвильовий генератор, підключений до відрізків прямокутних хвилеводів, оснащених з одного торця короткозамкнутими плунжерами і зв'язаних за допомогою пристроїв зв'язку, виконаних у їхніх широких стінках, з камерою обробки, виконаної у вигляді відрізка круглого хвилеводу з коаксіально розташованою в ньому радюпрозорою трубою, для розміщення оброблюваного матеріалу і оснащеної вузлами входу-виходу матеріалу, який відрізняється тим, що відрізок круглого хвилеводу оснащений кільцевими діафрагмами, встановленими по його довжині з кроком, кратним половині довжини хвилі в ньому, мікрохвильовий генератор підключений до відрізків прямокутних хвилеводів за допомогою вторинного хвилеводу спрямованого відгалужувача, до пліч якого вони приєднані другими торцями, утворюючи з круглим хвилеводом кільцевий резонатор хвилі, що біжить, широкі стінки їх, що прилягають до торців круглого хвилеводу, оснащені ґратами, що екранують, а радюпрозора труба жорстко закріплена в пристроях зв'язку, виконаних у вигляді кільцевих зазорів між ґратами, що екранують, і прилягаючими до торців круглого хвилеводу широкими стінками відрізків прямокутних хвилеводів, при цьому ширина Y цих стінок по їхній довжині L, відлічуваної від осі відрізка круглого хвилеводу, змінюється симетрично ВІДПОВІДНО до співвідношення ^L±^2_ + ^ H ^ 2 x C o s [ - ( 1 0 x / L - 1 ) ] , 2 2 9 де X - координата довжини відрізків прямокутних хвилеводів з початком відліку від осі, що проходить через центр круглого хвилеводу, Yi = RCB = L при X - О, Y2 = 0,5а при X = L, RCB - 0,7656 R - ЗОВНІШНІЙ радіус кільцевого зазору пристрою зв'язку, R - внутрішній радіус відрізка круглого хвилеводу, а - розмір широких стінок відрізків прямокутних хвилеводів 2 Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що мінімальна довжина круглого хвилеводу складає половину довжини хвилі в ньому Y = О (О о> ю Винахід відноситься до техніки обробки в мікрохвильових електромагнітних полях рідких, грузлих (в'язких) і сипучих матеріалів і може бути використаний для обробки продуктів технічного і харчового призначення в харчовій, ХІМІЧНІЙ, фармацевтичній, будівельній і інших галузях промисловості В даний час одним з перспективних способів термічної обробки різних матеріалів, зокрема рідких, грузлих, пластичних і сипучих, став мікрохвильовий нагрів Широке його застосування обумовлене такими перевагами, як рівномірність і швидкість нагрівання, безшерційність і простота регулювання температурного режиму Мікрохвильова обробка в багатьох випадках визначає якість продукції, продуктивність і технікоекономічні виробництва Застосування мікрохвильових електромагнітних полів для нагрівання і сушіння проточних матеріалів відкриває широкі перспективи підвищення ефективності виробничих процесів Однак важливими показниками факторами, що стримують широке застосування мікрохвильової обробки є складність створення при нагріванні однорідного температурного поля в об'ємі матеріалу, що приводить до локального його перегріву і, як наслідок, погіршенню якості оброблюваного матеріалу Особливо це важливо для матеріалів, чуттєвих до перегріву й обмежень по температурі в процесі 57960 конаний у вигляді відрізка круглого хвилеводу з коаксиально розташованою в ньому радюпрозорою трубою з патрубком для введення оброблюваного матеріалу До торців циліндричного резонатора своїми широкими стінками підключені прямокутні хвилеводи з пристроями зв'язку, оснащені з одного торця короткозамкнутими плунжерами, а іншим торцем підключені до трійника Пристрої зв'язку виконані у виді двох симетричних дугоподібних щілин, розташованих у широких стінках прямокутних хвилеводів Додатковий зв'язок здійснюється через отвори в центрі торцевих стінок циліндричного резонатора, через які проходить радюпрозора труба НВЧ-енерпя від генератора через трійник і прямокутні хвилеводи з хвилями типу Ню збуджують У нагрівальній камері хвилі типу Еоі У нагрівальній камері дві хвилі, що біжать, поширюються в протилежних напрямках, інтенсивність поля уздовж камери для кожної хвилі убуває по експоненті, але в сумі ці дві хвилі дозволяють забезпечити однорідний подовжній розподіл поля в камері обробки, що дозволяє поліпшити однорідність і рівномірність нагрівання Наявність внутрішньої труби, виконаної з радюпрозорого матеріалу, що служить власне камеПрямокутні хвилеводи приєднані до джерела рою обробки, дозволяє захистити внутрішню повеНВЧ-енергм, що має систему керування рхню круглого хвилеводу від відкладень Пристрій може працювати в періодичному і матеріалу, що нагрівається, і такім чином запобігти безупинному режимах Оброблювана рідина через перекручування поля у просторі камери обробки технологічний отвір у корпусі надходить в реакційОднак пристрої зв'язку, виконані у вигляді дуну камеру, у яку подають НВЧ-енерпю Рідина нагоподібних щілин не забезпечують достатню ефегрівається до заданої температури, при цьому поктивність передачі НВЧ-енергм з прямокутних хвичинає виділятися газоподібний продукт Для леводів у циліндричний резонатор за рахунок кращого перемішування рідини і відділення газозв'язку між подовжнім компонентом магнітного подібного продукту передбачений барботаж повітполя в прямокутному хвилеводі й азимутальному рям Газоподібний продукт і повітря відводяться компоненті магнітного поля в циліндричному резочерез інший технологічний отвір, а термобробленаторі, максимуми яких у поперечних перерізах ний продукт зливають через нижній позамежний хвилеводів і резонатора не збігаються, унаслідок технологічний отвір цього в резонатор передається тільки частина Описаний пристрій поліпшує узгодження піденергії НВЧ-поля ведення НВЧ-енергм до оброблюваного продукту Таким чином, робоча камера являє собою реза рахунок орієнтації хвилеводів під визначеними зонатор з істотно нерівномірним розподілом по кутами, однак це не забезпечує рівномірний розйого довжині і радіусу ЩІЛЬНОСТІ НВЧ-енергм внаподіл НВЧ-енергм по всьому обсягу реакційної каслідок наявності пучностей і вузлів стоячих хвиль мери, що приводить до нерівномірного нагрівання оброблюваного матеріалу по обсягу камери, його Крім того, у прямокутних хвилеводах в області пригарам до внутрішньої поверхні, що спотворює пристрой зв'язку відбувається перетворення осноелектродинамічну структуру реакційної камери, вного типу хвилі Ню у вищі типи хвиль, енергія перерозподіляє напруженість електромагнітного яких не передається в циліндричний резонатор, поля, викликаючи неузгодженість камери і, як нащо знижує коефіцієнт використання енергії мікрослідок, уповільнення темпів нагрівання, збільшує хвильового електромагнітного поля непродуктивні витрати електроенергії Основна задача, на рішення якої спрямований пропонований винахід, полягає в підвищенні коеКрім того, в описаному пристрої не передбафіцієнта використання енергії мікрохвильового чено регулювання напруженості електричного поелектромагнітного поля і поліпшенні рівномірності ля, що обмежує діапазон оброблюваних у ній майого розподілу теріалів Воно не придатне для термообробки тих Рішення поставленої задачі досягається тим, матеріалів, що вимагають м'яких режимів нагріщо у пристрої для мікрохвильової обробки проточвання них середовищ, який включає мікрохвильовий геНайбільш близьким по технічній сутності ананератор, підключений до відрізків прямокутних логом до технічного рішення, що заявляється, є хвилеводів, оздоблених з одного торця короткозааплікатор пристрою НВЧ-діапазону для нагрівання мкнутими плунжерами і зв'язаних за допомогою проточних середовищ (Vuormen Р А , Bnice P N пристроїв зв'язку, виконаних у їхніх широких стін"X-Band Model of a Microwave Applicator for Liquid ках, з камерою обробки, виконаної у вигляді відрізHeating Applications" — JMP, 1976, 11(2), p 99 ка круглого хвилеводу з коаксиально розташова(104) ною в ньому радюпрозорою трубою, для Пристрій являє собою закритий резонатор, виобробки Тому дуже актуальною є задача створення пристроїв для мікрохвильової обробки, що дозволяють одержувати продукцію високої якості, і що вимагають мінімально можливої питомої витрати електроенергії на м нагрів Відомий пристрій для НВЧ-обробки (А С СРСР № 1378765, МКВ Н 05В 6/64, заявл 31 03 86 р) Пристрій містить вертикальний циліндричний металевий корпус з коаксиально встановленою в ньому реакційною камерою, виконаного з радюпрозорого матеріалу з технологічними отворами для введення і виходу оброблюваного продукту У реакційній камері розміщені комунікації елементів системи керування, виконані з радюпрозорого матеріалу, які перекривають входи корпуса До виходів корпуса приєднані два прямокутних хвилеводи, розташовані під кутом 90° один до іншого, при цьому ось одного хвилеводу розташована під кутом 20°