Способ сверхвысокочастотного нагрева диэлектрических материалов

(51) М. Кл,"присоединением заявк Гасударственные комитет Совета Министров СССР(088,8) ло делам изобретен и открытий(45) Дата опубликования опи ния 30.05.7 72) Автор изобретени зико Саратовский политехнический институт(54) СПОСОБ СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕР О НАГРЕВОВ 10 30 Изобретение относится к СВЧ-энергетике иожет использоваться при нагреве диэлектриеских материалов с целью их тепловой обаботки. Известен способ, при котором нагрев материала осуществляется линейно-поляризованной электромагнитной волной и эффект дробления напластованной горной породы зависит от поляризации волны относительно направления пластов, причем взрывное дробление камня наблюдается лишь в том случае, когда вектор электрического поля ориентирован перпендикулярно к плоскости слоев породы 11.Однако при этом способе нагрев не контролируется,Наиболее близким техническим решениемявляется способ сверхвысокочастотного нагрева диэлектрических материалов, основанный на облучении материала электромагнитной волной 2.Однако и при этом способе нагрев неравномерен.Цель изобретениности нагрева.Для этого в способе сверхвысокочастотного нагрева диэлектрических материалов, основанном на облучении материала электромагнитной волной, материал облучают электромагнитной волной круговой поляризации,я - повышение равномер 25 Предлагаемый способ иллюстрируется чертежом,Способ сверхвысокочастотного нагрева заключается в следующем.Согласно электромагнитной теории слоисто-неоднородная среда с толщиной слоев, малой по сравнению с длиной волны, обладает свойствами одноосного кристалла с оптической осью, перпендикулярной к слоям.Выделим из сложной двухкомпонентпой слоистой среды два элемента, имеющих взаимно перпендикулярную ориентацию слоев.Тензор комплексной диэлектрической проницаемости мелкослопстой среды являстся однократно вырожденным и имеет следующие главные значения:(2)Ь,+Лгде е и е- соответственно комплексные диэлектрические проницаемости выделенных элементов;е и е 2 - соответственно комплексные диэлектрические проницаемости отдельных слоев двухкомпонентной структуры;Й и Ь 2 - толщины слоев.Отсюда видно, что электрофизические параметры элементов слоисто-неоднородного605348 20 ГФ ос Гз витез о Ь. Беляков и Техрсд И. Рыбкина Коррск:ор 3. Тарасова слактор Н. Суханов Из Хю 463 Тирани 90 Заказ 1007,5 писиос ипограф 1 и, пр. Сапунов; материала различны и зависят от ориентации вектора электромагнитного поля. Это означает, что при нагреве в электромагнитном поле СВЧ с фиксированной линейной голярпзацией волны выделенные элементы получают различные тепловые потоки и, следовательно, нагреются по-разному. В толще материала возможно возникновение термомеханичсских напряжений, которые и являются причиной взрывного дробления камня и разрыва пищевых продуктов при размораживании. В простейшем случае, когда Й,=Й в 1=2 (идеальный диэлектрик) в=80+у 20 (вода). Подставляя этп значения в выражения 1 и 2, имеем 2 2(80+20) о 9О 02 2+ 80+ /20+ . 2+ 80+ Ло Тепловые потоки в выделенных элементах материала пропорциональны мнимой части комплексной диэлектрической проницаемости,поэтому отношение тепловых потоков равногде д, и д, - тепловые потоки соответственно в элементах 1 и 2,Если пренебречь теплопередачей между элементами, то элемент 2 нагреется г, 500 раз сильнее, чем элемент 1, причем выделение тепла в элементе 2 произойдет вблизи по 4верхности материала (поскольку глубина скин-слоя обратно пропорциональна фактору потерь матсриала з"). Отсюда видно, насколько велико влияние ориентации вектора 5 электрического поля на равномерность нагрева сложной слоисто-неоднородной структуры, Меняя ориентацию вектора Е относительно слоев материала (вращая электрический вектор Е), можно обеспечить режим равномерного нагрева элементов структуры, имеющих различную ориентацию слоев.Применение для СВЧ-нагрева элекгромагнитных полей с круговой поляризацией позволяет осуществить равномерный нагрев как в однородньп, так и в слоисто-неоднородных средах. Формула изобретения Способ сверхвысокочастотного нагрева диэлектрических материалов, основанный на облучении материала электромагнитной волной,25 о т л и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью повышения равномерности нагрева, материал облучают электромагнитной волной круговойполяризации.Источники информации,30 принятые во внимание при экспертизе1. Пюшнер Г, Нагрев энергией сверхвысоких частот. М., Энергия, 19 б 8, с. 171.2. СВЧ-энергетика, Под ред. Э, Окресса,М Мир, 1971, с. 98 - 105.