Кіжлай і Н, Кураєв А А, Синіцин А К, Щербаков А В

Білоруський державний університет інформатики і радіоелектроніки вул П Бровки, 6, Мінськ, 220027, Білорусь Тел (375-17) 239-84-98, e-mail: kurayev@bsuirunibelby, sinitsyn@bsuirunibelby

Анотація – Представлені результати розрахунку електродинаміки теплового модуля пірамідальної конструкції для СВЧ сушіння та обробки діелектричних поглинаючих матеріалів

I                                       Введення

Одним з перспективних напрямків в інтенсифікації процесів сушіння всіляких матеріалів є використання енергії електромагнітного поля надвисоких частот (СВЧ) Останнім часом з огляду на появу вдалих конструкцій СВЧ-установок з камерою у формі пірамідального опромінювача [1] проявляється інтерес до адекватного моделювання та оптимізації електродинамічних і теплових процесів в камерах пірамідальної форми При правильному виборі розмірів в ближньому полі рупорного опромінювача прямокутної форми формується хвиля основного типу Ню, для якої характерно рівномірний розподіл поля в одному напрямку і синусоидальное в іншому Це обумовлює перевага використання таких камер для СВЧ-обробки в порівнянні з прямокутними

У цій статті наведено результати моделювання та оптимізації СВЧ-камери пірамідального типу Досліджено вплив діелектричної навантаження на процеси збудження вищих мод Описано виготовлений експериментальний макет такої камери

II Пристрій теплового модуля

Горловина рупора представляє відрізок стандартного прямокутного хвилеводу розміром 45смх894см до якого підключається магнетрон

Рис 1 Fig 1

Зовнішній вигляд досліджуваного теплового модуля з основним типом Ню-хвилі, розробленого і створеного в БДУІР в рамках даного проекту, представлений на рис1 На Рис1 можна бачити технологічне вікно у вигляді щілини висотою Ld = 25cM і шириною до 40см Таке ж вікно мається на протилежній (задньої) стінки Через ці вікна передбачається подача що висушується у вигляді шару завтовшки до 2 СМ на діелектричній підкладці (або конвеєрній стрічці)

ний блок потужністю 1 кВт на частоті 2451 ГГц Розміри основи рупора DxxDy, його висота L і профіль перебували з розрахунків Нижче основних технологічних вікон розташований прямокутний піддон, глибиною Lp = 8cM Усередині піддону розташовані поздовжні в Н площині ребра, висотою 3/4λ які призначені для придушення вищих мод і забезпечення рівномірності нагріву по ширині матеріалу

III                  Математична модель

геометрія рупора

На Рис2 представлена ​​розрахункова область теплового модуля, спроектована для моделювання в системі FEMLAB Тут 1 – вікно введення енергії, 2 – рупор, 3 – поглинаючий діелектричний матеріал, 4 – піддон

Fig 2

Формулювання рівнянь для розрахункової області:

Рівняння Максвелла для комплексних амплітуд записувалися у вигляді:

I

де запроваджено комплексну діелектрична проникність:

I

визначає втрати, при цьому ε {^ – характеризує діелектричні втрати, σ / ω – омические втрати, сг-провідність матеріалу

На проводять стінках задані умови ідеального

провідника Пхе = 0

На вході забезпечується узгоджене збудження рупора Ногволной потужності Pq

На розрахунок одного варіанта розглянутої задачі методом кінцевих елементів потрібно кілька годин часу сучасної ЕОМ Тому для пошуку оптимальних варіантів камери без діелектричного заповнення був використаний розроблений нами ефективний метод, заснований на відображенні нерегулярного хвилеводу на регулярний [3, 4]

Профіль рупора і розміри камери знаходилися з умови мінімізації, цільової функції визначається як мінімум дисперсії квадрата напруженості Еу {х, у) І максимум її середнього значення в перетині діелектричного матеріалу

VI Результати оптимізації

Розрахунки на основі методики [2,3] показали, що за рахунок оптимізації розмірів і профілю можливе забезпечення рівномірності електричної складової СВЧ поля (рісЗ) в перерізі матеріалу

/ = 2450МГц, L = 4SCM, Dy = 20см, = 40см,

Lj = 2см, Lp = ScM Р = IKBm Рис4 ілюструє

Рис 4

Fig4

Рис 3 Fig 3

теж розподіл, отримане на основі стандартного пакета FEMLAB при ε = 10, ε = 4

Залежність поглинання (a = p ^ / Pq) в діелектрику з ε = 20 від величини σ представлена ​​на рис5

Рис 5

[1] Кураєв А А, Малевич І Ю, Попкова Т Л Основи оптимального проектування технологічних установок СВЧ-нагріву / / Радіотехніка та електроніка: Республіканський міжвідомчий збірник наукових праць – Вип 25 – 2000 – с 129-135

[2] Кураєв А А, Синіцин А К Нерегулярні хвилеводи з прямокутним перетином Теорія і додатки / / Електромагнітні хвилі і електронні системи

2002 Г, т7, № 3, С 12-23

[3] Батура М П, Кураєв А А, Синіцин А К Моделювання та оптимізація потужних електронних приладів НВЧ

– Мінськ БДУІР, 2006 p

THE PYRAMIDAL MICROWAVE THERMAL MODULE

I                                N Kizhlai, A A Kurayev,

A                        K Sinitsyn, A V Scherbakov Byelarussian State University of Informatics and Radioeiectronics

6,                P Brovka Str, Minsk, 220027, Byeiarus Ph: +375-17239-84-98, e-mail: kurayev@bsuir unibel by, sinitsyn@bsuir unibel by

Abstract – Results of calculation of electrodynamics of the thermal module of a pyramidal design for the microwave drying and processing of dielectric absorbing materials are submitted

I                                         Introduction

In present article results of modeling and optimization of the microwave – rectangular resonator of pyramidal type are resulted Influence of dielectric loading on processes of excitation of the supreme modes is investigated The made experimental breadboard model of such chamber is described

II                The Device ofthe Thermal Module

Appearance of the researched thermal module with the basic type of the HI 0-wave, developed and created in BSUIR is submitted on Fig 1

III                              Mathematical Model

On Fig 2 the settlement area of the thermal module designed for modeling in system FEMLAB is submitted Here, 1 – a window of input of energy, 2 – a megaphone, 3 – an absorbing dielectric material, 4 – the pallet Statement of a task is formulated for the Maxwell equations (1) – (3)

VI                             Optimization Results

Calculations have shown, that due to optimization of the sizes and a structure on the basis of a technique [2,3] maintenance of uniformity of an electric making microwave field (Fig3) in section of a material is possible / = 2450MHz , Ly = 4S0mm , Dy = 200mm ,       = 400mm , Lj = 20mm ,

Lp = \00mm P = \kW Fig 4 also illustrates the distribution

received on the basis of standard FEMLAB package at ε = 10 , ε&quot = 4 Dependence of absorption in a dielectric with ε =20 from quantity σ is submitted on Fig 5

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р