Пристрої формування електромагнітного НВЧ-поля опромінення діелектричних сипучих матеріалів
| dc.contributor.author | Туровський, Анатолій Олександрович | |
| dc.contributor.degreedepartment | Кафедра радіоконструювання та виробництва радіоапаратури | uk |
| dc.contributor.degreefaculty | Радіотехнічний факультет | uk |
| dc.contributor.degreegrantor | Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут» | uk |
| dc.date.accessioned | 2015-11-20T14:11:53Z | |
| dc.date.available | 2015-11-20T14:11:53Z | |
| dc.date.issued | 2015 | |
| dc.description.abstracten | Thesis for the Candidate Degree of Technique, specialization 05.12.13 — Radiotechnical appliances and means of telecommunications. — National Technical University of Ukraine "Kyiv Polytechnic Institute", Kyiv, 2015. The thesis is devoted to development of the methods of design of the devices for dielectric bulk materials irradiation with a microwave field which ensure uniform processing of the raw materials and high efficiency of the energy absorption. In order to calculate the energy transmission into the processing chamber the methods of investigation of reflection and transmission coefficients of arbitrary incident waves onto a polarization-selective surface and onto an interface between two dielectric media which separates the processing chamber from the external environment are developed. The efficiency improving methods of the devices are analyzed; in order to reduce the power reflection from the processing chamber the use of the matching dielectric wall combined with polarizing reflector is proposed. To reduce the power leakage from the processing chamber, its diameter should be calculated for sufficient waves attenuation to the critical power level. The analysis of the constituent elements of the working chamber such as polarizationselective reflectors and transpolarizing reflectors are performed, the analytical expressions for the scattered field are obtained as well as models for their numerical computer simulation. For the design of waveguide slot array for the processing chamber irradiation the backtracking algorithm is developed according to which the radiative elements are represented as equivalent circuit elements. The analysis of the field distribution near the array is carried out in order to establish the optimal distance from the emitter to the treated material. By means of simulation in HFSS the field distribution in the two described types of processing chambers filled with raw materials based on the opposite reflector and rotoreflector models when irradiated with eight and twelve irradiation array, respectively, is determined; herewith the rate of unevenness treatment of raw materials does not exceed 5%. | uk |
| dc.description.abstractru | Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.12.13 — Радиотехнические устройства и средства телекоммуникаций. — Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт" МОН Украины, Киев, 2015. Диссертация посвящена разработке методов формирования электромагнитного поля для построения устройств облучения диэлектрических сыпучих материалов электромагнитным полем сверхвысоких частот, обеспечивающих равномерную обработку сырья и высокую эффективность поглощения энергии. Рассмотрено влияния энергии СВЧ поля на физические свойства и биохимический состав зерна сельскохозяйственных культур. Проведен анализ известных устройств для сушки и предпосевной обработки зерна электромагнитным полем и особенностей их построения. Для построения эффективных камер обработки предложен принцип многоразового прохождения волн сквозь обрабатываемое сырье, который обеспечивает улучшение характеристик равномерности облучения и повышение энергоэффективности процесса. Разработан ряд моделей, реализующих предложенный метод, в которых заключение энергии в объеме камеры обработки обеспечивается вспомогательными элементами — поляризационным зеркалом, роторефлектором, согласующей пластиной. Использование роторефлектора способствует повышению равномерности распределения поля благодаря 23 уменьшению коэффициента стоячей волны путем изменения ориентации плоскости поляризации отраженной волны на 90°. Для расчета прохождения энергии в камеру обработки разработана методика исследования коэффициентов отражения и прохождения волн при произвольных угле падения и поляризации волны на поляризационно-избирательную поверхность и на границу раздела двух сред, отделяющую рабочую камеру от внешней среды. Проанализированы методы повышения эффективности устройства; для уменьшения отражения энергии от камеры обработки предложено использовать диэлектрическую компенсирующую стенку в сочетании с поляризационным зеркалом. Для снижения уровня мощности, покидающей рабочую камеру, ее диаметр рассчитывается достаточным для затухания волны до предельного уровня. Выполнен анализ составляющих элементов рабочей камеры — поляризационных зеркал (ПЗ) и трансполяризационных отражателей (роторефлекторов), для которых получены аналитические выражения или разработаны методики численно-аналитического определения рассеиваемого поля. Для ПЗ полученные зависимости описывают коэффициент отражения (прохождения) электромагнитных волн для случаев наклонного падения, когда вектор поляризации, и когда вектор магнитного поля перпендикулярен оси поляризации ПЗ. Разработаны модели численного компьютерного моделирования перечисленных элементов. Проведено исследование влияния модуля и фазы коэффициента отражения на выходную мощность магнетронного генератора и рассмотрены пути повышения его эффективности и стабильности характеристик. На основании анализа предложено использовать в качестве облучателя камеры обработки волноводно-щелевую решетку. Разработана методика проектирования оптимального варианта решетки с использованием алгоритма поиска с возвратом для выполнения условий предъявленных к излучателю. Излучающие щели представлены в виде П-схемы, состоящей из эквивалентных элементов теории цепей. Для сопоставления параметров щели и ее эквивалентной схемы в начале процедуры создается база данных по результатах компьютерного моделирования. Выполнен анализ распределения поля перед решеткой, по которому определено оптимальное расстояние от излучателя к обрабатываемой среде. Для двух типов камер обработки, выполненных на основе встречнорефлекторной и роторефлекторной моделей, выполнены моделирования в среде HFSS, в которых определено распределение поля при облучении восемью и двенадцатью решетками соответственно; рассчитан коэффициент неравномерности облучения и коэффициент отражения. Исследования показали, что при изменении диэлектрических свойств обрабатываемой среды роторефлекторная камера обеспечивает значительно высшую стабильность характеристик. При этом коэффициент неравномерности обработки сырья не превышал 5% для обоих камер. Разработаны экспериментальные стенды, за которыми проведены исследования характеристик ПД и роторефлекторов. | uk |
| dc.description.abstractuk | Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.12.13 — радіотехнічні пристрої та засоби телекомунікацій. — Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут" МОН України, Київ, 2015. Дисертаційна робота присвячена розробленню методів формування електромагнітного поля НВЧ для побудови пристроїв опромінення діелектричних сипучих матеріалів електромагнітним полем надвисоких частот, що забезпечують рівномірну обробку сировини та високу ефективність поглинання енергії поля. Запропоновано і розроблено методи формування поля в камері обробки ДСМ на основі багатократного проходження хвиль із забезпеченням поляризаційно-фазових умов їх безінтерференційного накладання, що відрізняється високою енергоефективністю та рівномірністю поля. Для розрахунку проходження електромагнітних хвиль у камеру обробки розроблено методику визначення коефіцієнтів відбиття та проходження хвиль при падінні під довільним кутом на поляризаційно-вибіркову поверхню та на межу розділу двох середовищ, що відділяє робочу камеру від зовнішнього середовища. З метою підвищення ефективності пристрою запропоновано використовувати діелектричну узгоджувальну стінку у поєднанні з поляризаційним дзеркалом для зменшення відбиття енергії від зовнішньої стінки камери обробки. 22 Виконано аналіз складових елементів робочої камери — поляризаційних дзеркал і трансполяризаційних відбивачів (роторефлекторів), для яких отримано аналітичні вирази для розрахунку відбитого поля та розроблено моделі для їх чисельного комп'ютерного моделювання. Розроблена методика проектування оптимального варіанту випромінювача, утвореного хвилеводно-щілинною решіткою, на основі задачі виконання умов, реалізована у вигляді рекурсивного алгоритму. Запропоновано елементи випромінювання представити у вигляді еквівалентних схем теорії кіл. Виконано аналіз розподілу поля перед решіткою, за яким визначено оптимальну відстань від випромінювача до оброблюваної сировини. Моделюванням у середовищі HFSS визначено розподіл поля у двох типах камер обробки з сировиною, виконаних на основі зустрічнорефлекторної та роторефлекторної моделей при опроміненні вісьмома та дванадцятьма опромінювальними решітками; при цьому забезпечено коефіцієнт нерівномірності розподілу щільності енергії по перетину камери обробки не більше 5%. | uk |
| dc.format.page | 180 л. | uk |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/13924 | |
| dc.language.iso | uk | uk |
| dc.publisher | Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут» | uk |
| dc.publisher.place | Київ | uk |
| dc.status.pub | published | uk |
| dc.subject.udc | 621.37::[615.014.414::538.956] | uk |
| dc.title | Пристрої формування електромагнітного НВЧ-поля опромінення діелектричних сипучих матеріалів | uk |
| dc.type | Other | uk |
| thesis.degree.level | candidate | uk |
| thesis.degree.name | кандидат технічних наук | uk |
| thesis.degree.speciality | 05.12.13 – радіотехнічні пристрої та засоби телекомунікацій | uk |