автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.07, диссертация на тему:Исследование и разработка СВЧ устройств для формирования равномерного температурного поля диэлектрических материалов

На правах рукописи

ПОТАПОВА Татьяна Александровна

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СВЧ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ РАВНОМЕРНОГО ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Специальность 05.12.07 - Антенны, СВЧ устройства и их технологии

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2006

Работа выполнена на кафедре: "Лазерные и микроволновые информационные системы" факультета Информатики и Телекоммуникаций Московского государственного института электроники и математики (Технического университета)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Нефедов Владимир Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Ведущая организация: Государственное унитарное предприятие "Всероссийский электротехнический институт имени В.И Ленина" (ГУЛ "ВЭИ" им. В.И. Ленина)

Защита состоится " 16" ноября 2006 года в 16 часов на заседании диссертационного совета Д.212.133.06 Московского государственного института электроники и математики (Технический университет) по адресу: 109028, Москва, Б. Трехсвятительский пер., 3/12

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИЭМ.

Автореферат разослан "12" октября 2006 года.

Ученый секретарь

Диссертационного совета Д.212.133.06,

Мухин Сергей Владимирович; кандидат технических наук Кулеватов Михаил Валентинович

профессор

Н.Н. Грачев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Современные тенденции в области термообработки диэлектрических материалов направлены на поиск новых высокоэффективных и экологически чистых технологий. Одним из таких направлений является использование в качестве источника тепла энергии электромагнитного поля сверхвысоких частот (СВЧ энергии). При разработке СВЧ устройств, предназначенных для технологических процессов термообработки диэлектрических материалов, используются свойства СВЧ нагрева: объемный характер, избирательность и чистота нагрева, высокий коэффициент преобразования СВЧ энергии в тепловую энергию.

Использование электромагнитного поля сверхвысоких частот для целей термообработки диэлектрических материалов позволяет осуществить интенсивные, безотходные, энергосберегающие и экологически чистые технологии. Известны и описаны СВЧ устройства, реализующие технологии термообработки диэлектрических материалов в различных отраслях промышленности.

Разработка новых моделей и методов расчета как самих СВЧ устройств, так и технологических процессов нагрева диэлектрических материалов является актуальной задачей в различных отраслях промышленности. Решение этой задачи позволит улучшить качество обрабатываемых материалов за счет высокого коэффициента полезного действия СВЧ устройств, объемного и равномерного характера нагрева, поднять на более высокий уровень показатели самих технологических процессов, характеризующихся экологической чистотой и отсутствием тепловой инерции.

В настоящее время существует потребность в новых технологических процессах равномерного нагрева листовых диэлектрических материалов, которые характеризуются тем, что максимальный разброс температурного поля в материале от номинального значения составляет не более 7%. К таким технологическим процессам, в частности, относятся процессы полимеризации пластических масс для стеклопластиковон арматуры, склейка древесины и многое другие.

Для высокой производительности процесса термообработки листовых материалов целесообразно использовать волноводные или замедляющие системы в режиме бегущей волны.

Проведенный анализ научных публикаций в области расчета и проектирования СВЧ устройств типа бегущей волны для равномерной термообработки диэлектрических материалов позволил выявить и сформулировать основные недостатки в этой области.

К ним, в основном, следует отнести отсутствие:

— метода расчета зависимости диэлектрических параметров материала от формы и размеров волноводных и замедляющих систем для реализации в материале равномерного температурного поля;

— моделей и методик расчета СВЧ устройств в режиме бегущей волны, которые бы учитывали зависимость постоянной затухания как от температуры, так и от влажности диэлектрического материала.

Целью диссертационной работы является исследование и разработка моделей и методов расчета новых конструкций СВЧ устройств на основе волноводных и замедляющих систем типа бегущей волны для равномерного нагрева листовых диэлектрических материалов.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

— разработка моделей, методов расчета и новых конструкций СВЧ устройств волноводного типа и на основе замедляющих систем, обеспечивающих равномерное распределение температурного поля в материале в режиме бегущей волны;

— исследование и разработка модели, методики и программы расчета распределения температурного поля в материале в поле бегущей волны с учетом зависимости диэлектрических параметров материала от температуры и влажности.

Методы исследования

Теоретические исследования проведены с использованием математических аппаратов электродинамики; теории электромагнитного поля; теории электрических цепей и метода эквивалентных схем. Экспериментальные исследования проведены на конкретных конструкциях СВЧ устройств (волноводного типа с изменяющимися размерами широкой и узкой стенок волноводов, на основе замедляющих систем штыревого типа со связками).

Достоверность научных положений, выводов, рекомендаций, а также корректность разработанных физических моделей, подтверждается результатами теоретических и экспериментальных исследований (расхождение теоретических и экспериментальных результатов распределения температурного поля в исследуемых листовых диэлектрических материалах не превышает 5%), внедрением разработанных СВЧ устройств в технологические процессы.

На защиту выносятся следующие научные положения:

1. На основе принципа суперпозиции распределения температурных полей в материале н линейного изменения геометрических размеров волновода созданы новые СВЧ устройства волноводного типа,

состоящие из двух одинаковых по параметрам секций, в которых энергия электромагнитного поля распространяется во взаимно противоположных направлениях и которые обеспечивают равномерное распределение температурного поля в материале.

2. Модели и метод расчета СВЧ устройств равномерного распределения температурного поля в листовых диэлектрических материалах, состоящих из одинаковых секций замедляющих систем, в которых энергия электромагнитного поля распространяется во взаимно противоположных направлениях, и учитывается зависимость постоянной затухания от замедленной длины волны.

3. Модель и методика расчета распределения температурного поля в листовом материале в устройствах СВЧ нагрева типа бегущей волны, которые основаны на представлении материала в виде слоистого диэлектрика и на учете линейной зависимости постоянной затухания от температуры и влажности.

Практическая ценность результатов диссертации:

1. Разработанные модели, методы, алгоритмы, программы расчета и проектирования новых конструкций СВЧ устройств равномерного нагрева диэлектрических материалов открывают перспективы внедрения их в высокоэффективные технологические процессы различных отраслей промышленности.

2. Использование разработанных моделей и методов расчета новых конструкций СВЧ устройств позволит реализовать технологические процессы, обеспечивающие заданное распределение температуры в листовых диэлектрических материалах в режиме бегущей волны.

Научная новизна диссертации заключается в следующем:

1. Представлены новые модели, методы расчета конструкций СВЧ устройств и параметров технологических процессов термообработки диэлектрических материалов с различными электрофизическими параметрами, отличающиеся равномерным распределением температурного поля в материале;

2. Разработаны модели, метод расчета и новые конструкции СВЧ устройств, использующие в качестве нагревательных элементов секции волноводных систем с переменным поперечным сечением для равномерной термообработки листовых материалов;

3. Разработаны модели, метод расчета и новые конструкции СВЧ устройств, использующие в качестве нагревательных элементов секции замедляющих систем и учитывающие зависимость постоянных затухания от коэффициента замедления и параметров диэлектрического материала для равномерной термообработки листовых материалов;

4. Разработана модель и методика расчета распределения температурного поля в материалах для СВЧ устройств в режиме бегущей волны,

учитывающая зависимость диэлектрических параметров материала от температуры и влажности.

Реализация результатов диссертационной работы:

Результаты диссертационной работы нашли применение в опытно-конструкторской работе, выполненной в ЗАО НТЦ "Альфа-1"; пяти научно-исследовательских работах, выполненных в ГНУ НИИ "Перспективные материалы и технологии*' и ГОУВПО МИЭМ (ТУ); внедрены в учебный процесс ГОУВПО МИЭМ (ТУ).

Результаты внедрения диссертационной работы подтверждены соответствующими актами.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались:

- на научных семинарах кафедры «Лазерные и микроволновые информационные системы» Московского государственного института электроники и математики;

- на 61-ой Научной сессии, посвященной Дню радио. Москва, 17-18 мая, 2006 г. Доклад: «Измерение распределения температурного поля диэлектрических материалов на замедляющих системах2;

- на 61-ой Научной сессии, посвященной Дню радио. Москва, 17-18 мая, 2006 г. Доклад: "Распределение температурного поля листовых диэлектрических материалов в волноводах";

- на международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения». Саратов, 20-21 сентября 2006 г. Доклад: «Распределение температурного поля в листовых материалах в СВЧ нагревающих устройствах волноводного типа»;

- на международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения». Саратов, 20-21 сентября 2006 г. Доклад: «Распределение температурного поля в листовых материалах в СВЧ нагревающих устройствах на замедляющих системах».

Публикации. По теме диссертации сделано 4 научных доклада на всероссийских научных конференциях, опубликовано 8 статей, выпущено 5 научно-технических отчетов.

Структура и объем диссертации* Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и приложения. Имеет общий объем 153 страницы, в том числе: 44 рисунка, 3 таблицы, 110 наименований списка использованных источников на 10 страницах, 4 страницы приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы работы, сформулирована цепь, научная новизна и практическая значимость результатов диссертационной работы, изложены основные научные положения, выносимые на защиту. Показаны основные достоинства использования сверхвысокочастотных технологий термообработки диэлектрических материалов. Определены конкретные задачи, которые необходимо решить для достижения поставленной в настоящей диссертационной работе цели.

В первой главе "СВЧ устройства термообработки листовых диэлектрических материалов" дан аналитический обзор по отечественным и зарубежным научным публикациям в этой области, показаны недостатки и перспективы развития СВЧ устройств типа бегущей волны в применении к конкретным технологическим процессам.

Представлен анализ развития малогабаритных источников СВЧ энергии и показаны перспективы их использования в устройствах для термообработки диэлектрических материалов. Рассмотрены основные конструкции волноводаых и замедляющих систем для СВЧ устройств термообработки листовых диэлектрических материалов.

Представлены результаты анализа научных публикаций по моделям и методам расчета СВЧ устройств волноводного типа и на замедляющих системах для равномерного нагрева листовых диэлектрических материалов с различными электрофизическими параметрами. Результаты анализа научных публикаций по созданию волноводных электродинамических систем для равномерного нагрева листовых диэлектрических материалов отражают три основных направления работ.

В первом направлении рассмотрены СВЧ устройства типа бегущей волны, в которых для термообработки листовых диэлектрических материалов используется прямоугольный волновод на основной волне типа #10. Материал транспортируется через узкие щели, прорезанные вдоль волновода в середине широких стенок. Для увеличения коэффициента полезного действия СВЧ устройства волновод изгибают, такие волноводы называют меандровыми.

Анализ модели и метода расчета таких конструкций СВЧ устройств

рассмотрен по известным научным публикациям [1]*. В этих работах СВЧ устройство с нагреваемым листовым диэлектрическим материалом в поле бегущей волны представляют периодически нагруженной передающей линией и полагают, что величина поглощенной мощности пропорциональна постоянной затухания. Основной недостаток предлагаемой модели и метода расчета технологических режимов состоит в том, что не учитывается зависимость постоянной затухания от температуры и влажности. Кроме того, такой расчет дает оценочный

характер длины электродинамической системы и коэффициента полезного действия СВЧ устройства.

Второе направление представлено работой [2]*, в которой приводится расчет аналогичных конструкций СВЧ установок с учетом теплообмена с окружающей средой. В работах решается краевая задача электродинамики и тепломассопереноса для капиллярно-пористых материалов. При расчете технологических режимов термообработки листовых диэлектрических материалов полагают константой величину постоянной затухания в пределах каждой секции, то есть не учитывают зависимость постоянной затухания от температуры и влажности. Кроме того, при использовании данного метода расчета параметры технологического процесса могут быть рассчитаны по определенным методикам и специальным таблицам, что ограничивает его применение.

Третье направление представлено в работе [3]*. СВЧ устройство состоит из двух одинаковых секций, в которых энергия электромагнитного поля распространяется во взаимно противоположных направлениях. Каждая секция состоит из источника СВЧ энергии, волновода, через который проходит листовой материал, и согласованной водяной нагрузки. Используется принцип суперпозиции распределения температурного поля в материале от каждой секции СВЧ устройства. Однако, разброс температурного поля в материале в таких конструкциях не всегда удовлетворяет условиям технологического процесса.

Представлены результаты анализа научных публикаций по моделям и методам расчета СВЧ устройств на замедляющих системах для равномерного нагрева листовых диэлектрических материалов с

различными электрофизическими параметрами. Так, в работе [4]* на примере обобщенной модели плоской замедляющей системы показана принципиальная возможность эффективного нагрева поверхности с конечной проводимостью. К недостаткам данной работы следует отнести отсутствие экспериментальных исследований, подтверждающих справедливость предложенной модели.

Отражены основные недостатки существующих моделей и методов расчета СВЧ устройств типа бегущей волны, а также сформулированы основные научные задачи, которые необходимо решить для их преодоления.

Во второй главе "Разработка моделей и методов расчета СВЧ устройств волноводного типа" разработаны модели, метод расчета и проектирования и новые конструкции СВЧ устройств волноводного типа для равномерного нагрева листовых диэлектрических материалов.

Показаны особенности нагрева диэлектрических материалов с использованием энергии электромагнитного поля сверхвысоких частот. С точки зрения классической физики рассмотрены процессы взаимодействия

электромагнитного поля сверхвысоких частот с материалом, приводящие к поглощению энергии поля материалом с учетом макроскопических свойств диэлектрической среды.

Поставлена и решена задача уменьшения разброса температурного поля в листовых диэлектрических материалах с использованием новых конструкций СВЧ устройств волноводного типа путем:

— анализа уравнений электродинамики, связывающих параметры диэлектрического материала с параметрами СВЧ устройства;

— исследования влияния изменения размеров узкой и широкой стенок волновода на распределение температурного поля в обрабатываемом диэлектрическом материале;

— определения границ изменения параметров волноводных систем.

Модель основана на следующих допущениях:

1. Полагаем, что волноводная система идеально согласована как с источником СВЧ энергии с одной стороны, так и с нагрузкой с другой стороны;

2. Потери тепла за счет теплоотдачи в окружающее пространство и омические потери в системе малы, и ими можно пренебречь;

3. Диэлектрический материал толщиной <1 и шириной I является однородным и обладает малой величиной теплопроводности:

Вт¥1

Яд = (0,17...0,19)-, которой в расчетах можно пренебречь.

Параметры материала, который исследуется в настоящей работе:

(

с"н = 0,12; сд = 0,8^^-; рд = 2,4-^; а - 50лш; й = 6мм; I =500лш | г- С см )

Из уравнений Максвелла и расчета постоянной затухания методом эквивалентных схем для рассматриваемого случая получено распределение температурного поля Т(г) в материале:

Сд'Рд

где: Рвх- величина входной мощности; а - размер широкой стенки волновода; Ъ — размер узкой стенки волновода; е* — комплексная часть относительной диэлектрической проницаемости материала (фактор потерь); т — время нахождения материала в поле сверхвысоких частот; сд — теплоемкость материала; рд — плотность материала; А — длина волны источника СВЧ энергии; Тнач (г) — начальное распределение температуры в

материале; 2 - направление распространения энергии; с1 - толщина листового материала.

Предложено два способа сохранения постоянной величины напряженности электрического поля в волноводе в направлении распространения энергии электромагнитного поля:

1 способ. Изменение размера узкой стенки волновода

Условие постоянной температуры в материале в направлении распространения СВЧ энергии определяется выражением:

В этом случае необходимо и достаточно, чтобы выполнялось условие:

На рис. 1 показано СВЧ устройство, которое состоит из двух одинаковых по конструкции и параметрам секций.

Рис. 1. СВЧ устройство волноводного типа для равномерного нагрева листовых материалов: 1 - источник СВЧ энергии; 2 - согласованная водяная нагрузка; 3 - прямоугольный волновод с линейным изменением размера узкой стенки; 4 - обрабатываемый листовой материал

-const

\

и

В каждой секции в качестве электродинамической системы используется волновод с линейным изменением размера узкой стенки волновода с 34 мм до 13 мм. Энергия электромагнитного поля в секциях распространяется во взаимно противоположных направлениях. Ограничением размера узкой стенки волновода является величина пробивного напряжения.

На рис. 2 представлен разброс теоретических и экспериментальных значений распределения температурного поля в материале после прохождения двух секций СВЧ устройства.

Т/То

1.

1,

О,

О,

°> -----г, см

О 10 20 30 40 50

Рис. 2. Разброс распределения температурного поля в материале после прохождения двух секций СВЧ устройства, представленного па рис. 1: расчет (I),

эксперимент (2)

Таким образом, в экспериментах максимальный разброс температурного поля в материале составил не более 16°С при нагреве материала до температуры 180°С> а расхождение между теоретическими и экспериментальными характеристиками не превышало 7°С. Измерение температуры проводилось с использованием датчиков (термопара МУ-64) с ценой деления 1°С.

2 способ. Изменение размера широкой стенки волновода

Изменение широкой стенки предпочтительно, так как не изменяется объем обрабатываемого материала по сечению волновода.

В работе показано, что распределение температуры в материале определяется выражением:

я1^

Г(г>= Ть

нач

Р

•71 •£ 'Т

1

Л-Ь-сд-рд

1-

а(г)- а'(г) <7*00

1

где

aOO-.ll-

\2а<?))

У

Ограничением размера широкой стенки волновода является критическая длина волновода.

Анализ уравнения показал, что если выбрать ширину волновода так, чтобы спад температуры в каждой секции имел линейный характер, то сложение двух характеристик даст постоянное распределение температурного поля в материале.

На рис. 3 представлено СВЧ устройство, состоящее из двух одинаковых по параметрам и конструкции секций.

Рис. 3. Конструкция двухсекционного СВЧ устройства: 1 - источник СВЧ энергии; 2 - согласованная водяная нагрузка; 3 - прямоугольный волновод с линейным изменением размера широкой стенки; 4 - обрабатываемый листовой материал

В каждой секции размер широкой стенки волновода изменяется по линейному закону от 72 мм до 67 мм.

На рис. 4 представлены теоретическая характеристика (прямая линия 1) и область экспериментальных значений (2) распределения температурного поля в материале при линейном изменении широкой стенки волновода от 72 мм до 67 мм на длине 500 мм.

Разброс температурного поля в материале составил не более 7°С, а расхождение между теоретическими и экспериментальными характеристиками распределения температурного поля в материале не превышает 4°С при нагреве материала до температуры 180°С.

Т/Ттэх

1,00

0,65

0.40

О Ю го ЗО 40 50

Рис. 4. Разброс температурного поля в листовом диэлектрическом материале после прохождения им двух секций СВЧ устройства, представленного на рис. 3: расчет (I),

эксперимент (2)

Проведены экспериментальные исследования по распределению температурного поля в листовом материале в волноводных конструкциях устройств СВЧ нагрева и показано, что расхождение между теоретическими и экспериментальными значениями температуры не превышает 5%.

Таким образом, разработаны модели и новые конструкции СВЧ устройств волноводного типа, которые основаны на изменении геометрических размеров узкой и широкой стенок волновода и использовании принципа суперпозиции распределений температурных полей в листовых диэлектрических материалах.

В третьей главе диссертации: "Разработка моделей и методов расчета СВЧ устройств «а основе замедляющих систем", предложены модели, метод расчета и новые конструкции СВЧ устройств на основе замедляющих систем для термообработки листовых диэлектрических материалов. Представлены аналитические методы их расчета и рассмотрены технические решения создания равномерного распределения температурного поля в листовых диэлектрических материалах с различными электрофизическими параметрами в#режиме бегущей волны.

Показано, что для плоской конструкции замедляющей системы распределение СВЧ мощности в обрабатываемом диэлектрическом материале спадает по экспоненциальному закону от ее поверхности (ось .у) и в направлении распространения СВЧ энергии (ось г). С учетом параметров обрабатываемого материала имеем:

V V V V

1 ~ 2

где: к- волновое число свободного пространства

/ \

к- — ~ Л

• ъ

» Лз

коэффициент замедления

А: =•

«ели

"зам у

; £"' — действительная часть

относительной диэлектрической проницаемости материала; е" — мнимая часть относительной диэлектрической проницаемости материала; Я -длина волны в свободном пространстве.

ег г"2

Если соблюдаются условия: ——«1 и --—«1, то уравнение

приобретает вид:

к*Г

Р(2, Рех ■ е~2 к к- у -е к™ . На поверхности замедляющей системы, при условии у = 0, уравнение можно записать в виде:

* -а'

Р (-)= Р„

Таким образом, распределение мощности вдоль оси г, в плоскости распределения максимальной температуры в обрабатываемом диэлектрическом материале у = 0, зависит только от коэффициента замедления и фактора потерь. Именно это отличие от волноводных систем позволяет реализовывать требуемые технологические процессы.

Пусть толщина обрабатываемого материала равна с/, а ширина замедляющей системы и обрабатываемого материала равна а.

Распределение температуры в направлении распространения СВЧ энергии для сечения у — 0 имеет вид:

Предложена модель построения СВЧ устройств термообработки относительно тонких диэлектрических материалов. Модель. рассмотрена при тех же предположениях, что и для волноводных систем. Конструкция СВЧ устройства представляет собой две секции, расположенные друг над другом и смещенные друг относительно друга на половину периода пространства взаимодействия с целью предотвращения «полосатого эффекта». Энергия в секциях распространяется во взаимно противоположных направлениях, как это показано на рис. 5.

Реых

Prx

Рис. 5. Конструкция СВЧ устройства термообработки диэлектрических материалов в режиме бегущей волны: 1 - штырь; 2 - пластины; 3 - элементы типа "связка"; 4 - экран; 5 - обрабатываемый материал; Ы - толщина материала; а - ширина

материала

(

Экспериментальные точки выбирались между штырями. Основные параметры замедляющей системы (/ = 2450МГц; кзам = 5; Рвх - 600Вт) и обрабатываемого материала:

е" = 0,12; = 0,8-^-; рд = 2,4-^-; а = 50мм; с/= 1мм; ^ =400лш ) г С см )

Область разброса экспериментальных значений распределения

температурного поля в материале представлена на рис. 6.

Т/То

Рис; 6. Теоретическая характернстика(1) и область экспериментальных значений (2) распределения температурного поля в листовом диэлектрическом материале после прохождения двух секций СВЧ устройства, представленного на рис. 5

Расхождение теоретических и экспериментальных характеристик распределения температурного поля в диэлектрическом материале не превышает 5% для рассматриваемой модели построения СВЧ устройства. При этом в эксперименте максимальный разброс температурного поля в материале составил 8%.

С учетом распределения температурного поля по толщине диэлектрических материалов СВЧ устройство представляет собой четыре секции, расположенные таким образом, как это показано на рис. 7.

Энергия в каждой из секций имеет взаимно противоположное направление по отношению к соседним секциям.

Рис. 7. Устройство СВЧ термообработки диэлектрических материалов: 1 - штырь; 2 - короткозамкнутые пластины; 3 - элемент типа "связка"; 4 - металлический экран; 5 - диэлектрический материал; а — ширина секции замедляющей системы; ¿-^толщина обрабатываемого материала

Разброс экспериментальных значений температурного поля в листовых диэлектрических материалах после прохождения СВЧ устройства представлен на рис. 8.

В эксперименте максимальный разброс температурного поля по толщине материала составил не более 9%.

Расхождение теоретических и экспериментальных характеристик температурного поля не превышало 4%.

Т/То

Рис. 8. Теоретическая характеристика (1) и область экспериментальных значения (2) распределения температурного поля по толщине материала после прохождения СВЧ устройства, представленного на рис. 7

Таким образом, разработаны модели, метод расчета и новые конструкции СВЧ устройств на основе замедляющих систем, обеспечивающих равномерное распределение температурного поля обрабатываемых листовых материалов в режиме бегущей волны.

В четвертой главе диссертации: "Модель и методика расчета СВЧ устройств с учетом зависимости диэлектрических параметров материала от температуры и влажности" рассмотрена модель и методика расчета распределения температурного поля в листовых диэлектрических материалах с учетом зависимости диэлектрических параметров материала от температуры и влажности.

В общем случае мнимая часть относительной диэлектрической проницаемости материала при фиксированной частоте колебаний электромагнитного поля зависит от начальных и конечных значений температуры и влажности: е*„ = е'(^Уи,ТнУУ £•* = е'(1Ук,Тк).

Распределение мощности вдоль направления распространения энергии электромагнитного поля в материале можно записать в виде:

где функция /Сг,7,,1Г) учитывает зависимость постоянной затухания от температуры и влажности по параметру г. Необходимо было найти функцию /(г,7*,Ж).

В работе рассмотрена модель представления листового влажного материала в виде слоистого диэлектрика, состоящего из сухой основы и слоя воды.

Для сухих материалов параметр £*(7) при начальной и конечной температуре известен и подчиняется за редким исключением прямолинейной зависимости. Зависимость с" - с'{Т) для воды на рассматриваемой частоте электромагнитного поля 2450 МГц также является линейной. Толщина слоя воды может быть определена через погонное количество воды тж:

где: I— ширина тонкого материала; рж - объемная плотность воды.

Метод расчета состоит в том, что постоянная затухания материала представляется в виде суммы постоянной затухания сухого материала и постоянной затухания воды. Для волноводных систем, рассмотренных во второй главе настоящей работы, имеем:

*'Ь-РЛс _

ссг<Тк>ак =

7Г

тж(Гк>е'ж<ТЛ

Таким образом, сделан переход от зависимости^ диэлектрических параметров материала от влажности к единой зависимости их от температуры.

В работе приведены расчеты, подтверждающие справедливость представленной модели для древесины с влажностью 14% и 30%.

На рис. 9 показано, что расхождение рассчитанной величины постоянной затухания от температуры для экспериментальных значений фактора потерь [5]* и для многослойной модели составляет менее 5%.

а,1/м

13

12 Ю 8 6 4 2 О

2Г~

I

* ч4

26 35

45

55

65

75 85

г/с

Рис. 9. Теоретические зависимости постоянной затухания от температуры по экспериментальным значениям фактора потерь (1,3) и для многослойной модели (2,4): для влажности материала 14% (3,4) и 30% (1,2)

Представляя электродинамическое устройство с нагреваемым материалом в виде нагруженной длинной линии с граничными условиями, определен закон распределения СВЧ мощности по длине материала с учетом зависимости фактора потерь от температуры:

а.,

ак~(сск-анУе

— *Р *е

-г «

-2-аш -х

Зная закон распределения мощности в материале, можно рассчитать необходимую длину электродинамического устройства (О и коэффициент полезного действия СВЧ установки:

СС '€

-2-а-г '

Таким образом, разработана методика расчета СВЧ устройств термообработки материалов в поле бегущей волны, которая учитывает зависимость диэлектрических параметров обрабатываемого материала от температуры и влажности.

В Заключении сформулированы основные результаты работы. Основным итогом диссертационной работы является решение актуальной задачи, заключающейся в исследовании и разработке новых конструкций СВЧ устройств термообработки днэлектрнческих материалов. При решении поставленной задачи в работе разработаны модели,

методики, алгоритмы и программы расчета, научно обоснованные технические решения, которые позволили создать новые СВЧ устройства и реализовать высокоэффективные технологические процессы термообработки материалов. Особенностью работы является ее прикладная направленность, позволившая использовать полученные теоретические и экспериментальные результаты для решения конкретных научно-практических задач.

Основные результаты работы:

1. Разработаны модели, метод расчета и новые конструкции СВЧ устройств волноводного типа, работающие на основной волне для равномерного нагрева листовых диэлектрических материалов. СВЧ устройство состоит из двух одинаковых по параметрам и конструкции волноводных секций, в которых энергия электромагнитного поля распространяется во взаимно противоположных направлениях.

В основе моделей построения новых СВЧ устройств равномерного нагрева листовых материалов лежит принцип суперпозиции распределения температурных полей в материале и линейное изменение поперечного размера узкой или широкой стенок волновода по ширине листового материала.

Если линейное изменение размера узкой стенки волновода каждой секции дает постоянное распределение температурного поля в материале, то суперпозиция распределений температуры от двух секции также будет постоянной величиной. Максимальный разброс температурного поля в эксперименте при нагреве материала до 180°С не превышал 9%.

Если размер широкой стенки волновода в каждой секции СВЧ устройства изменяется по линейному закону таким образом, что распределение температурного поля в материале в каждой секции изменяется также по линейному закону, то суммарное распределение температуры в материале будет постоянной величиной. Максимальный разброс температурного поля в эксперименте при нагреве материала до 180°С не превышал 7%.

2. Разработаны модели, метод расчета и новые конструкции СВЧ устройств на основе замедляющих систем для равномерного нагрева материала. Модели основаны на том, что СВЧ устройство состоит из двух одинаковых секций, в которых энергия распространяется во взаимно противоположных направлениях. С целью исключения «полосатого эффекта» секции сдвинуты друг относительно друга на половину периода пространства взаимодействия. В основе моделей построения СВЧ устройств равномерного нагрева материала лежит принцип суперпозиции распределений температурных полей в материале и зависимость постоянной затухания от диэлектрических параметров материала и замедленной длины волны. Максимальный разброс температурного поля в эксперименте при нагреве материала до 180°С не превышал 8%.

3. Теоретические и экспериментальные исследования по определению распределения температурного поля в материале в СВЧ устройствах волноводного типа и на основе замедляющих систем показали, что расхождение между теоретическими и экспериментальными значениями температуры не превышает 5%.

4. Разработана модель и методика расчета СВЧ устройств термообработки материалов в поле бегущей волны, которая основана на представлении материала в виде слоистого диэлектрика. Для каждого слоя многослойного диэлектрического материала зависимость постоянной затухания от температуры является линейной. Расхождение теоретических и экспериментальных значений величины постоянной затухания при различной влажности материала (14% и 30%) не превышало 5%.

5. Разработана модель и метод расчета СВЧ устройств на основе замедляющих систем в поле бегущей волны для термообработки листовых диэлектрических материалов по толщине. СВЧ устройство состоит из четырех одинаковых по конструкции и параметрам секций, в которых энергия электромагнитного поля распространяется во взаимно противоположных направлениях. Модель основана на принципе суперпозиции распределений температурных полей в материале и учете зависимости распределения температуры по толщине материала от коэффициента замедления и диэлектрических параметров материала. Максимальный разброс температурного поля в эксперименте при нагреве материала до 180°С не превышал 9%.

Основные результаты диссертации опубликованы в статьях:

1. Потапова Т. А., Нефедов В.Н., Назаров И.В. Измерение распределения температурного поля диэлектрических материалов на замедляющих системах. // Измерительная техника, приложение «Метрология». 2006. № 3. С. 6—8.

2. Потапова ТА., Нефедов В.Н., Назаров И.В. Измерение распределения температурного поля по сечению материалов в поле бегущей СВЧ волны. // Измерительная техника, приложение ((Метрология». 2006. № 3. С, 9-19.

3. Потапова Т.А., Нефедов В.Н., Назаров ИЗ., Мамонтов A3. Измерение распределения температурного поля поверхности диэлектрических материалов в лучевых СВЧ устройствах. // Измерительная техника, приложение «Метрология». 2006. № 3. С. 20-25.

4. Потапова Т.А., Нефедов В.Н., Назаров И.В., Мамонтов A.B. Измерение распределения температурного поля листовых диэлектрических материалов в волноводах. // Измерительная техника, приложение ((Метрология». 2006. № 3. с. 26—37.

5. Потапова Т.А,, Мамонтов A.B., Назаров И,В. Распределение температурного поля листовых диэлектрических материалов в

волноводах. // Труды 61 Научной сессии, посвященной Дню радио. Москва. 2006. Т.2. С. 314-316.

6. Потапова ТА., Мамонтов A.B., Назаров И.В. Распределение температурного поля диэлектрических материалов на замедляющих системах. // Труды 61 Научной сессии, посвященной Дню радио, Москва. 2006. Т.2. С. 317-318.

7. Потапова Т.А., Мамонтов A.B., Назаров И.В. Распределение температурного поля в листовых материалах в СВЧ нагревающих устройствах волноводного типа. // Труды международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения». Саратов. 2006. С.229—233.

8. Потапова ТА., Мамонтов A.B., Назаров И.В. Распределение температуры в листовых материалах в СВЧ нагревающих устройствах на замедляющих системах. // Труды международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения». Саратов. 2006. С.233-237.

Цитируемая литература:

1*. Окресс Э. СВЧ—энергетика. - М.: Мир. 1971. Т. 2.420с.

2*. Архангельский Ю.С. СВЧ-злектротермия. — Саратов: СГТУ. 1998. 408 с.

3*. Мамонтов A.B., Нефедов В.Н., Нефедов М.В., Черкасов A.C. Методы создания равномерного температурного поля по сечению материалов в поле бегущей СВЧ волны. // Труды Y1 Межвузовской научной школы молодых специалистов "Концентрированные потоки энергии в космической технике, электронике, экологии и медицине". Москва: МГУ. 2005. с. 41—45.

4*. Елизаров A.A., Пчельников Ю.Н. Радиоволновые элементы технологических приборов и устройств с использованием электродинамических замедляющих систем. — М.: Радио и связь. 2002,200 с.

5*. Торговников Г.И. Диэлектрические свойства древесины. - М.: Лесная промышленность. 1986.

ИД N9 06117 от 23.10.2001

Подписано в печать 06.10.2006. Формат 60x84/16. Бумага типографская № 2. Печать - ризография. Усл. печ.л. 1,4 Тираж 100 экз. Заказ 889.

Московский государственный институт электроники и математики 109028, Москва, Б.Трехсвятитвльский пер., 1-3/12.

Центр оперативной полиграфии (095) 916-88-04, 919+9-25

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. СВЧ УСТРОЙСТВА ТЕРМООБРАБОТКИ ЛИСТОВЫХ

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ.

Введение.

1.1. Источники СВЧ энергии для термообработки материалов.

1.2. СВЧ устройства типа бегущей волны для термообработки листовых диэлектрических материалов.

1.2.1. Применение волноводных систем в устройствах СВЧ нагрева.

1.2.2. Применение замедляющих систем в СВЧ устройствах.

1.3. Модели и методы расчета СВЧ устройств волноводного типа.

1.4. Модели и методы расчета СВЧ устройств на замедляющих системах.

Выводы к главе 1.

Глава 2. РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ И МЕТОДОВ РАСЧЕТА СВЧ

УСТРОЙСТВ ВОЛНОВОДНОГО ТИПА.

Введение.

2.1. Аналитическая модель и метод расчета процесса взаимодействия СВЧ поля с диэлектрической средой.

2.2. Связь параметров электромагнитного поля и распределения температурного поля в диэлектрических материалах.

2.3. Метод расчета постоянных затухания для СВЧ устройств термообработки диэлектрических материалов.

2.4. Модели, метод расчета и экспериментальные исследования новых СВЧ устройств волноводного типа.

2.5. Методика проведения экспериментальных исследований.

Выводы к главе 2.

Глава 3. РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ И МЕТОДОВ РАСЧЕТА СВЧ

УСТРОЙСТВ НА ОСНОВЕ ЗАМЕДЛЯЮЩИХ СИСТЕМ.

Введение.

3.1. Расчет постоянных затухания СВЧ устройств на основе замедляющих систем.

3.2. Модель, метод расчета и экспериментальные исследования температурного поля в тонких листовых материалах.

3.3. Метод расчета замедляющих систем для термообработки диэлектрических материалов.

3.4. Модель, метод расчета и экспериментальны исследования распределения температурного поля по толщине диэлектрического материала.

Выводы к главе 3.

Глава 4. МОДЕЛЬ И МЕТОДИКА РАСЧЕТА СВЧ УСТРОЙСТВ С УЧЕТОМ ЗАВИСИМОСТИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МАТЕРИАЛА ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ И ВЛАЖНОСТИ.

Введение.

4.1. Методика расчета устройств СВЧ нагрева в режиме бегущей волны.

4.2. Метод расчета функции распределения СВЧ мощности в диэлектрических материалах в режиме бегущей волны.

4.3. Анализ теоретических и экспериментальных результатов.

Выводы к главе 4.

Актуальность работы. Современные тенденции в области термообработки диэлектрических материалов направлены на поиск новых высокоэффективных и экологически чистых технологий. Одним из таких направлений является использование в качестве источника тепла энергии электромагнитного поля сверхвысоких частот (СВЧ энергии) [1-5].

При разработке СВЧ устройств, предназначенных для технологических процессов термообработки диэлектрических материалов, используются свойства СВЧ нагрева: объемный характер, избирательность и высокая чистота нагрева, высокий коэффициент преобразования СВЧ энергии в тепловую энергию [1-5].

Использование электромагнитного поля сверхвысоких частот для целей термообработки диэлектрических материалов позволяет осуществить интенсивные, безотходные, энергосберегающие и экологически чистые технологии.

Известны и описаны СВЧ устройства, реализующие технологии термообработки диэлектрических материалов в различных отраслях промышленности [1-17].

Разработка новых методов расчета как самих СВЧ устройств, так и технологических процессов равномерного нагрева диэлектрических материалов является актуальной задачей в различных отраслях промышленности, и ее решению посвящена настоящая работа.

Решение этой задачи позволит улучшить качество обрабатываемых материалов за счет объемного и равномерного характера нагрева, поднять на более высокий уровень показатели самих технологических процессов, характеризующихся экологической чистотой, отсутствием тепловой инерции и высоким коэффициентом полезного действия СВЧ устройств.

В настоящее время существует потребность в новых технологических процессах равномерного нагрева листовых диэлектрических материалов, которые характеризуются тем, что максимальных разброс температурного поля в материале от номинального значения составляет не более 7%.

К таким технологическим процессам относятся:

- полимеризация пластических масс с различными наполнителями и связующими в узком диапазоне температур (180°С ±7%);

- склейка древесины путем процесса полимеризации в диапазоне температур (105°С ±7%) и многие другие.

Для высокой производительности различных технологических процессов термообработки листовых материалов, целесообразно использовать СВЧ устройства на основе волноводных или замедляющих систем в режиме бегущей волны [6, 7,18-30].

Проведенный анализ научных публикаций и патентов в области расчета и проектирования СВЧ устройств типа бегущей волны для равномерной термообработки диэлектрических материалов позволил определить их основные недостатки и наметить пути их преодоления.

К основным недостаткам опубликованных научных работ следует отнести отсутствие:

- метода расчета зависимости диэлектрических параметров материала от формы и размеров волноводных и замедляющих систем для реализации в материале равномерного температурного поля;

- моделей и методик расчета СВЧ устройств в режиме бегущей волны, которые бы учитывали зависимость постоянной затухания как от температуры, так и от влажности диэлектрического материала.

Целью диссертационной работы является исследование и разработка моделей и методов расчета новых конструкций СВЧ устройств на основе волноводных и замедляющих систем типа бегущей волны для равномерного нагрева листовых диэлектрических материалов.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

- разработка моделей, методов расчета и новых конструкций СВЧ устройств волноводного типа и на основе замедляющих систем, обеспечивающих равномерное распределение температурного поля в материале в режиме бегущей волны;

- исследование и разработка модели, методики и программы расчета распределения температурного поля в материале в поле бегущей волны с учетом зависимости диэлектрических параметров материала от температуры и влажности.

Методы исследования

Теоретические исследования проведены с использованием математических аппаратов электродинамики; теории электромагнитного поля; теории электрических цепей и метода эквивалентных схем. Экспериментальные исследования проведены на конкретных конструкциях СВЧ устройств (волноводного типа с изменяющимися размерами широкой и узкой стенок волноводов, замедляющих систем штыревого типа со связками).

Достоверность научных положений, выводов, рекомендаций, а также корректность разработанных физических моделей, подтверждается результатами теоретических и экспериментальных исследований (расхождение теоретических и экспериментальных результатов распределения температурного поля в исследуемых листовых диэлектрических материалах не превышает 5%), внедрением разработанных СВЧ устройств в технологические процессы.

На защиту выносятся следующие научные положения:

1. На основе принципа суперпозиции распределения температурных полей в материале и линейного изменения геометрических размеров волновода созданы новые СВЧ устройства волноводного типа, состоящие из двух одинаковых по параметрам секций, в которых энергия электромагнитного поля распространяется во взаимно-противоположных направлениях и которые обеспечивают равномерное распределение температурного поля в материале.

2. Модели и метод расчета СВЧ устройств равномерного распределения температурного поля в листовых диэлектрических материалах, состоящих из одинаковых секций замедляющих систем, в которых энергия электромагнитного поля распространяется во взаимно -противоположных направлениях и учитывается зависимость постоянной затухания от замедленной длины волны.

3. Модель и методика расчета распределения температурного поля в листовом материале в устройствах СВЧ нагрева типа бегущей волны, которые основаны на представлении материала в виде слоистого диэлектрика и на учете линейной зависимости постоянной затухания от температуры и влажности.

Практическая ценность результатов диссертации:

1. Разработанные модели, методы, алгоритмы и программы расчета и проектирования новых конструкций СВЧ устройств равномерного нагрева диэлектрических материалов за счет сокращения времени разработки открывают перспективы внедрения их в высокоэффективные технологические процессы различных отраслей промышленности.

2. Использование разработанных моделей и методов расчета новых конструкций СВЧ устройств позволит реализовать технологические процессы, обеспечивающие заданное распределение температуры в листовых диэлектрических материалах в режиме бегущей волны.

Научная новизна диссертации заключается в следующем:

1. Представлены новые модели, методы расчета конструкций СВЧ устройств и параметров технологических процессов термообработки диэлектрических материалов с различными электрофизическими параметрами, отличающиеся равномерным распределением температурного поля в материале;

2. Разработаны модели, метод расчета и новые конструкции СВЧ устройств, использующие в качестве нагревательных элементов секции волноводных систем с переменным поперечным сечением для равномерной термообработки листовых материалов;

3. Разработаны модели, метод расчета и новые конструкции СВЧ устройств, использующие в качестве нагревательных элементов секции замедляющих системах и учитывающие зависимость постоянных затухания от коэффициента замедления и параметров диэлектрического материала для равномерной термообработки листовых материалов;

4. Разработана модель и методика расчета распределения температурного поля в материалах для СВЧ устройств в режиме бегущей волны, учитывающая зависимость диэлектрических параметров материала от температуры и влажности.

Реализация результатов диссертационной работы:

Результаты диссертационной работы нашли применение в опытно-конструкторской работе, выполненной в ЗАО НТЦ "Альфа-1"; в пяти научно-исследовательских работах, выполненных в ГНУ НИИ "Перспективных материалов и технологий" и ГОУВПО МИЭМ (ТУ); внедрены в учебный процесс ГОУВПО МИЭМ (ТУ).

Результаты внедрения диссертационной работы подтверждены соответствующими актами.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались:

- на научных семинарах кафедры «Лазерные и микроволновые информационные системы» Московского государственного института электроники и математики;

- на 61-ой Научной сессии, посвященной Дню радио. Москва, 17-18 мая, 2006 г. Доклад: "Измерение распределения температурного поля диэлектрических материалов на замедляющих системах";

- на 61-ой Научной сессии, посвященной Дню радио. Москва, 17-18 мая, 2006 г. Доклад: "Распределение температурного поля листовых диэлектрических материалов в волноводах";

- на международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения». Саратов, 20-21 сентября 2006 г. Доклад: «Распределение температурного поля в листовых материалах в СВЧ нагревающих устройствах волноводного типа»;

- на международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения». Саратов, 20-21 сентября 2006 г. Доклад: «Распределение температурного поля в листовых материалах в СВЧ нагревающих устройствах на замедляющих системах».

Публикации. По теме диссертации сделано 4 научных доклада на всероссийских научных конференциях, опубликовано 8 статей, выпущено 5 научно - технических отчетов.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и приложения. Имеет общий объем 153 страницы, в том числе 44 рисунка, 3 таблицы, 110 наименований списка использованных источников на 10 страницах, 4 страницы приложения.

Основные результаты работы:

1. Разработаны модели, метод расчета и новые конструкции СВЧ устройств волноводного типа, работающие на основной волне /710 для равномерного нагрева листовых диэлектрических материалов. СВЧ устройство состоит из двух одинаковых по параметрам и конструкции волноводных секций, в которых энергия электромагнитного поля распространяется во взаимно-противоположных направлениях.

В основе моделей построения новых СВЧ устройств равномерного нагрева листовых материалов лежит принцип суперпозиции распределения температурных полей в материале и линейное изменение поперечного размера узкой или широкой стенок волновода по ширине листового материала.

Если линейное изменение размера узкой стенки волновода каждой секции дает постоянное распределение температурного поля в материале, то суперпозиция распределений температуры от двух секции также будет постоянной величиной. Максимальный разброс температурного поля в эксперименте при нагреве материала до 180°С не превышал 9%.

Если размер широкой стенки волновода в каждой секции СВЧ устройства изменяется по линейному закону таким образом, что распределение температурного поля в материале в каждой секции изменяется также по линейному закону, то суммарное распределение температуры в материале будет постоянной величиной. Максимальный разброс температурного поля в эксперименте при нагреве материала до 180°С не превышал 7%.

2. Разработаны модели, метод расчета и новые конструкции СВЧ устройств на основе замедляющих систем для равномерного нагрева материала. Модели основаны на том, что СВЧ устройства состоит из двух одинаковых секций, в которых энергия распространяется во взаимно противоположных направлениях. С целью исключения «полосатого эффекта» секции сдвинуты друг относительно друга на половину периода пространства взаимодействия. В основе моделей построения СВЧ устройств равномерного нагрева материала лежит принцип суперпозиции распределений температурных полей в материале и зависимость постоянной затухания от диэлектрических параметров материала и замедленной длины волны. Максимальный разброс температурного поля в эксперименте при нагреве материала до 180°С не превышал 8%.

3. Теоретические и экспериментальные исследования по определению распределения температурного поля в материале в СВЧ устройствах волноводного типа и на основе замедляющих систем показали, что расхождение между теоретическими и экспериментальными значениями температуры не превышает 5%.

4. Разработана модель и методика расчета СВЧ устройств термообработки материалов в поле бегущей волны, которая основана на представлении материала в виде слоистого диэлектрика. Для каждого слоя многослойного диэлектрического материала зависимость постоянной затухания от температуры является линейной. Расхождение теоретических и экспериментальных значений величины постоянной затухания при различной влажности материала (14% и 30%) не превышало 5%.

5. Разработана модель и метод расчета СВЧ устройств термообработки листовых диэлектрических материалов по толщине на основе замедляющих систем в поле бегущей волны. СВЧ устройство состоит из четырех одинаковых по конструкции и параметрам секций, в которых энергия электромагнитного поля распространяется во взаимно-противоположных направлениях. Модель основана на принципе суперпозиции распределений температурных полей в материале и учете зависимости распределения температуры по толщине материала от коэффициента замедления и диэлектрических параметров материала. Максимальный разброс температурного поля в эксперименте при нагреве материала до 180°С не превышал 9%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным итогом диссертационной работы является решение актуальной задачи, заключающейся в исследовании и разработке новых конструкций СВЧ устройств термообработки диэлектрических материалов. При решении поставленной задачи в работе разработаны модели, методики, алгоритмы и программы расчета, научно обоснованные технические решения, которые позволили создать новые СВЧ устройства и реализовать высокоэффективные технологические процессы термообработки материалов. Особенностью работы является ее прикладная направленность, позволившая использовать полученные теоретические и экспериментальные результаты для решения конкретных научно-практических задач.

1. Низкоинтенсивные СВЧ-технологии (проблемы и реализация)/Под ред. Г.А. Морозова и Ю.Е. Седельникова. М.: Радиотехника. 2003. - 112с.

2. Ю.С.Архангельский СВЧ-электротермия. Саратов: СГТУ. 1998. 408с.

3. Архангельский Ю.С., Девяткин И.И. Сверхвысокочастотные нагревательные установки для интенсификации технологических процессов. Саратов: СГТУ. 1983.

4. Окресс Э. СВЧ-энергетика. М.: Мир. 1971. т. 2.

5. Bleackley W.J., Barnes J.C., Perkins G.H. A microwave dryer for photographic prints. NRC (Nate. Res. Coucil) Bull. Radio Elec. Eng. Div. 15. p.28 (July September. 1965).

6. Bleackley W.J., Barnes J.C., Perkins G.H. A microwave dryer for photographic prints, Can. J. Phot (May June. 1966).

7. Международная научно-техническая конференция "Актуальные проблемы электронного машиностроения". Тезисы докладов. 4-7 октября 1994.Саратов: СГТУ. 1994.

8. Применение СВЧ энергии в энергосберегающих процессах: Тезисы докладов Научно-технической конференции. Саратов. 1986.

9. Глазырин Б.Н., Литков Б.К., Карпов А.В. Микроволновые установки в народном хозяйстве страны//Тез. докл. VI Всесоюзн. научн.-практ. конф. "Применение СВЧ энергии в технологических процессах и научных исследованиях". Саратов. 1991. с. 11.

10. И. Рогов И.А., Некрутман С.В. Сверхвысокочастотный и инфракрасный нагрев пищевых продуктов. М.: Пищевая промышленность. 1976.

11. Басс Ю.П. и др. Диэлектрический нагрев в резиновой промышленности. М.: ЦНИИЭнефтехим. 1974.

12. С.В. Некрутман. Тепловая обработка пищевых продуктов в электрическом поле сверхвысокой частоты. Москва. 1972.

13. Ю.Н. Пчельников, В.Т. Свиридов. Электроника сверхвысоких частот. Москва: Радио и связь. 1981.

14. Обзоры по электронной технике. Серия 1. Электроника СВЧ. Выпуск 12 (1281). Н.К. Беляева, А.И. Маштакова, О.Ф. Кузнецова. СВЧ нагрев при обработке промышленных материалов. ЦНИИ "Электроника". Москва. 1987.

15. Обзоры по электронной технике. Серия 1. Электроника СВЧ. Выпуск 10 (960). В.Н. Удалов, А.И. Маштакова, Н.К. Беляева. Камерные СВЧ -печи периодического действия. ЦНИИ "Электроника". Москва. 1983.

16. Торговников Г.И. О перспективах использования СВЧ энергии для обработки древесины и древесных материалов//Деревообрабатывающая промышленность. 1989. вып. 5. с. 13-15.

17. Цыганков А.В. Электротехнические СВЧ установки равномерного нагрева диэлектрических материалов на волноводах сложных сечений. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Саратов. 2003.

18. Елизаров А.А., Пчельников Ю.Н. Радиоволновые элементы технологических приборов и устройств с использованием электродинамических замедляющих систем. М.: Радио и связь. 2002. -200с.

19. Елизаров А.А. Радиоволновые элементы технологических приборов и устройств с использованием электродинамических замедляющих систем. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Москва. 1999.

20. Елизаров А.А., Пчельников Ю.Н. Аналитический метод расчета эффективности взаимодействия замедленных электромагнитных волн с диэлектриками и полупроводящими средами//Радиотехника и электроника. 1996. т.41, №3. с.261-266.

21. Патент РФ №2061203. Устройство для термообработки плоских диэлектрических материалов//Пчельников Ю.Н., Елизаров А.А. Опубл. в БИ№15. 1996.

22. Пчельников Ю.Н., Анненков В.В., Елизаров А.А., Фадеев А.В. Оптимизация параметров нагревателей на замедляющих системах//Изв. ВУЗов. Радиоэлектроника. 1994. Т.37. №7. с.46-53.

23. Направляющие линии, функциональные устройства, элементы технологических установок СВЧ. Межвузовский научный сборник. Саратов. 1997.-112с.

24. Электротехнологические СВЧ установки, функциональные электродинамические устройства. Межвузовский научный сборник. Саратов: СГТУ. 1999.

25. Патент RU(11)2084084(13)C1. Установка для сушки диэлектрических материалов. Авторы: Малярчук В.А, Миркин В.И., Сучков С.Г., Явчуновский В.Я. ТОО "Диполь". Опубл. 07.10.97.

26. Патент RU(ll)2159992(l3)Cl. Установка для сушки листовых или рулонных материалов. Авторы: Губерман М.С., Сакалов М.А., Никифоров A.JL, Герасимов М.Н. Опубл. 27.11.2000.

27. Хинэн Сушильные установки с бегущей волной/В кн. СВЧ-энергетика//Под редакцией Э. Окресса. Москва: Мир. 1971. т.2. с. 161183.

28. Архангельский Ю.С., Сатаров И.К. Малогабаритная установка для сушки проявленной кинопленки в электромагнитном поле сверхвысоких частот//Электронная техника. Сер. Электроника СВЧ. 1979. № 4. с.79-80.

29. Девяткин И.И. и др. Замедляющие системы для СВЧ нагрева диэлектрических стержней//Электронная техника. Сер. Электроника СВЧ. 1972. №5. с. 106-111.

30. Патент РФ №1774526, Авторы: Дымшиц P.M., Мамонтов А.В., Пчельников Ю.Н., Мицкис А.Ю.Ю. Опубл. БИ №41 от 07.11.92.

31. А.с. СССР № 750760, класс Н05 В 9/06,1980.

32. Патент РФ № 20227323 от 24.07.92. СВЧ устройство для термообработки плоских диэлектрических материалов/Нефедов В.Н., Павшенко Ю.Н., Пчельников Ю.Н. Опубл. 20.01.95. Бюл. № 2.

33. Нефедов В.Н. Сверхвысокочастотные устройства для термообработки диэлектрических материалов больших площадей (обзор)//Электронная техника. Сер. 1. СВЧ техника. 1998. Вып. 2. с.32-35.

34. Пчельников Ю.Н., Дзугаев В.К., Мицкис А.Ю. Высокочастотный нагрев полупроводящей поверхности с помощью замедляющей системы//Электронная техника. Сер. Электроника СВЧ. 1991. Вып. 3(437). с.52-55.

35. Пчельников Ю.Н. Использование замедляющих систем в устройствах для народного хозяйства//Электронная техника. Сер. СВЧ-техника. 1992. Вып. 6(450). с.42^17.

36. Анфиногентов В.И. Математические модели СВЧ нагрева диэлектриков конечной толщины//Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2006. т.9. № 1. с.78-83.

37. Торговников Г.И. Диэлектрические свойства древесины. Москва: Лесная промышленность. 1986.

38. Нефедов В.Н. Сверхвысокочастотные устройства для термообработки материалов больших площадей. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Москва. 2001.

39. Мамонтов А.В. Разработка и исследование СВЧ устройств для термообработки диэлектрических материалов. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва. 2005.

40. Resch H., Preliminary Technical Feasibility Study on the use of Microwaves for the Drying of Redwood Lumber, Serv. Rept. 35.01.55, Forest Products Lab., Univ. Of California, Richmond, California, 1966.

41. Солин Н.И., Самохвалов A.A., Белоиров B.A., Афанасьев А.Я. А.с. № 989754. СССР//Б.И. 1980., класс Н05 В 6/46.

42. Патент США № 40190009 от 19.04.77., класс Н05 В 9/06.

43. Патент Японии № 54-30534 от 01.10.79., класс Н05 В 9/06.

44. Патент Японии № 55 51312 от 23.12.80., класс Н05 В 6/70.

45. Патент Японии № 55 5839 от 01.05.80., класс Н05 В 9/06.

46. Патент США № 412078 от 17.10.78., класс Н05 В 9/06.

47. Патент ФРГ № 3010088 от 15.03.80., класс Н05 В 9/06.

48. Патент США № 3478187 от 11.11.69., класс Н05 В 9/06.

49. А.с. СССР № 1092761, класс Н05 в 6/64.

50. Патент Франции № 2413842, класс Н05 В 9/06,1980.

51. А.с. СССР № 1003388, класс Н05 В 9/06,1981.

52. Патент США №3814983, класс 315-39,1974.

53. Нефедов В.Н. Термообработка диэлектрических материалов с использованием многоэтажных замедляющих систем//Электронная техника. Сер. 1. СВЧ-техника. 1999. Вып.1. с.33-37.

54. Справочник по электротехническим материалам//Под редакцией Ю.В.Корицкого, В.В. Пасынкова, Б.М. Тареева. Москва: Энергия, т.1. 1974.

55. Справочник по электротехническим материалам//Под редакцией Ю.В. Корицкого, В.В. Пасынкова, Б.М. Тареева. Москва: Энергия, т.2. 1974.

56. Физика. Техника. Производство. Краткий справочник//А.С. Енохович. Москва: Государственное учебно-педагогическое издательство министерства просвещения РСФСР. 1962.

57. Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ. М.: Высшая школа. 1970. т. 1. -289с.

58. Восс и Санли Лесоматериалы//В кн. СВЧ энергетика//Под редакцией Э. Окресса. Москва: Мир. 1976. т. 2, с. 183-223.

59. Математическое моделирование процесса сушки тонких материалов / Архангельский Ю.С., Захарова Е.С., Житомерская И.А.//Волновод. линии, системы и элементы/Сарат. политех, ин-т Саратов. 1991. - с.56-59.-Рус. УДК 621.372.

60. Лыков А.В. Тепло и массообмен в процессах сушки. - М.-Л.: Энергия. 1968.

61. А.с. № 362580 СССР. Волноводная камера для термообработки диэлектриков/Ю.С. Архангельский и др. Опубл. в Б.И. 1973. № 37.

62. А.с. № 448337 СССР. Устройство для сушки диэлектрических лент, например, кинопленок/Ю.С. Архангельский и др. Опубл. в Б.И. 1974. №40.

63. А.с. № 516886 СССР. Устройство для сушки тонких рулонных диэлектрических материалов/И.К. Сатаров и др.- Опубл. в Б.И. 1976. №21.

64. Новожилов Ю.В., Яппа Ю.А. Электродинамика М.: Наука. 1978.

65. Поливанов К.М. Теоретические основы электротехники. Часть третья. Теория электромагнитного поля. -М.: Энергия. 1969.

66. Сканави Г.И. Физика диэлектриков. Гос. изд-во физ-мат. лит. т.1,2. 1958.

67. Хиппель А.Р. Диэлектрики и волны. Москва: Иностранная литература. 1960.

68. Фрелих Г. Теория диэлектриков. Москва: Иностранная литература. 1960.

69. Мясников В.Е. Дисперсионные свойства многоэтажной замедляющей системы//Электронная техника, серия 1, Электроника СВЧ. 1969. Вып. 3 с.51-62.

70. Силин Р.А., Сазонов В.П. Замедляющие системы. Москва: Сов. Радио. 1966.

71. Силин Р.А. Периодические волноводы. Фазис. 2002.

72. Патент Патент RU 2265927 ^Cl. Волноводный излучатель СВЧ мощности. Авторы: Давидович Н.В., Лопатин А.А., ООО НПО "Элома". Опубл. 10.12.2005. в Бюл. № 34.

73. Елизаров А.А., Пчельников Ю.Н. Анализ взаимодействия замедленной электромагнитной волны с жидкими средами//Изв. вузов. Сер. Радиоэлектроника. 1992. т. 356. № 5.С.50-54.

74. Пчельников Ю.Н., Елизаров А.А. Перспективы применения электромагнитного нагрева для обработки сельхозсырья и пищевых продуктов//Электронная техника. 1993. Вып. 5-6. с.47-52.

75. Пчельников Ю.Н., Елизаров А.А. Применение ВЧ и СВЧ нагрева для термообработки зернаЮлектронная техника. Сер. 1. СВЧ техника. 1996. Вып.1.

76. Клоков Ю.В., Остапенко A.M. О глубине проникновения ЭМП СВЧ в пищевые продукты//Электронная обработка материалов. 1988. №5. с.65-68.

77. Остапенков A.M. Электрофизические свойства пищевых продуктов. Деп. рук. ВИНИТИ № 426. Библ. указатель. 1981. № 12.

78. Клоков Ю.В., Килькеев Р.Ш., Остапенков А.М. Исследование электрофизических характеристик рыбы на сверхвысоких частотах//Электронная обработка материалов. 1985. № 2. с.62-64.

79. Джонсон С.С., Гай А.В. Воздействие электромагнитного излучения на биологические среды и системы//ТИИЭР. 1972. с.49-82.

80. А.с. № 326940 СССР. Устройство для изготовления колбасных изделий без оболочки/В.Я. Адаменко и др. Опубл. в Б.И. 1972. № 5.

81. А.с. № 312116 СССР. Устройство для обезвоживания суспензии/И.В. Соколов и др. Опубл. в Б.И. 1971. № 25.

82. Машкевич M.JI. Электрические свойства неорганических диэлектриков в диапазоне СВЧ. -М.: Советское радио. 1969.

83. Арделян Н.Г. и др. Диэлектрические свойства смесей селикагеля с водой//В кн.: Вопросы электронной техники. Саратов: СПИ. 1975. с.97-100.

84. Карпенко Ю.В., Нефедов В.Н., Молоков В.Ф., Павшенко Ю.Н. СВЧ -установка для производства теплоизоляционных плит//Строительные материалы. 1996. №6. с.30-31.

85. Пчельников Ю.Н., Карпенко Ю.В., Нефедов В.Н. и др. Исследование воздействия СВЧ энергии на бетон и железобетон при тепловлажностной обработке//Научно-технический отчет по НИР. № гос. регистрации 01920000799. М.: МИЭМ. 1991.

86. Пчельников Ю.Н., Карпенко Ю.В., Нефедов В.Н., Елизаров А.А. Применение СВЧ энергии для интенсификации технологических процессов тепловой обработки бетона. Передовой опыт в строительстве Москвы. Реферативный сборник. 1992. №2. с. 1-4.

87. Карпенко Ю.В., Нефедов В.Н., Елизаров А.А. Использование СВЧ энергии для сушки древесины. Передовой опыт в строительстве Москвы. Реферативный сборник. 1992. №3. с.14-19.

88. Кузнецов С.Г., Королев К.В., Карпенко Ю.В., Нефедов В.Н. Микроволновапя установка для обеззараживания питательных смесей под рассаду и цветы и для стерилизации субстрактов под грибы//Картофель и овощи. 1999. №3. с.28.

89. Ю2.Корнеев С.В., Карпенко Ю.В., Нефедов В.Н. Использование СВЧ энергии для интенсификации технологий нагрева//Международная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы электронного машиностроения». 4-7 октября 1994. Саратов, с.149.

90. Карпенко Ю.В., Нефедов В.Н. Линия для СВЧ конвективной сушки теплоизоляционного материала ТИШСОМ//Строительные материалы. 1997. №4. с. 10-11.

91. Карпенко Ю.В., Корнеев С.В., Нефедов В.Н. Сушка пиломатериалов с помощью СВЧ энергии//Механизация строительства. 1996. №12. с.2-5.

92. Потапова Т. А., Мамонтов А.В., Назаров И.В. Распределение температурного поля листовых диэлектрических материалов в волноводах//Труды 61 Научной сессии, посвященной Дню радио. Москва. 2006. с.314-316.

93. Потапова Т.А., Нефедов В.Н., Назаров И.В., Мамонтов А.В. Измерение распределения температурного поля листовых диэлектрических материалов в волноводах//Измерительная техника//Приложение «Метрология». 2006. №3. с.26-37.

94. Потапова Т.А., Нефедов В.Н., Назаров И.В. Измерение распределения температурного поля диэлектрических материалов на замедляющих системах/ТИзмерительная техника//Приложение «Метрология». 2006. №3. с.6-8.

95. Потапова Т.А., Мамонтов А.В., Назаров И.В. Изменение распределения температурного поля диэлектрических материалов на замедляющих системах//Труды 61 Научной сессии, посвященной Дню радио. Москва. 2006. с.317-318.

96. Потапова Т.А., Нефедов В.Н., Назаров И.В. Измерение распределения температурного поля по сечению материалов в поле бегущей СВЧ волны//Измерительная техника// Приложение «Метрология2. № 3. 2006. с. 9-19.

97. Потапова Т.А., Нефедов В.Н., Назаров И.В., Мамонтов А.В. Измерение распределения температурного поля поверхности диэлектрических материалов в лучевых СВЧ устройствах//Измерительная техника//Приложение «Метрология». № 3. 2006. с. 20-25.