Настройка параметров излучения волноводов для СВЧ-конвективных установок
Автор: Васильев А.А., Васильев А.Н., Тихомиров Д.А.
Журнал: Вестник аграрной науки Дона @don-agrarian-science
Рубрика: Электротехнологии, электрооборудование и энергоснабжение агропромышленного комплекса
Статья в выпуске: 4 (64), 2023 года.
Бесплатный доступ
При использовании СВЧ-обработки энергоэффективность установок зависит от распределения микроволнового поля в слое обрабатываемого продукта. Распределение поля СВЧ зависит от типа используемого излучателя. В работе представлены рупорные, клиновидные и прямоугольные щелевые излучатели. Отражены сложности обеспечения равномерности распределения поля внутри СВЧ-конвективных зон при использовании рупорных и клиновидных волноводных излучателей. Также значимым является согласование системы магнетрон - волновод, от которого зависят потери электроэнергии. Стандартные методы применения СВЧ-шлейфов не приемлемы, поскольку волноводы располагаются непосредственно в зерновом слое. Целью работы является представление разработанной методики согласования параметров источника СВЧ-излучения с волноводом, чтобы получить максимум общей эффективности и минимум коэффициента стоячей волны. Поставленная цель достигается за счёт определения расстояния между источником излучения и заглушкой волновода, а также изменением угла поворота заглушки. Для этого проводилось моделирование процесса в программе CST Microwave Studio. Для определения данных параметров для конкретного излучателя использовали программу CST Microwave Studio. CST Microwave Studio - это программа для трехмерного электромагнитного моделирования широкого спектра СВЧ-устройств. Это могут быть волноводы, антенны и даже оптические элементы. Для решения задач программа использует несколько методов. При этом достигается высокая точность расчета. Программа наиболее эффективно работает от коротковолнового до нанометрового диапазонов. Промоделировано изменение угла поворота заглушки волновода. Получен максимум общей эффективности излучения и минимум коэффициента стоячей волны при использовании волноводов с щелевыми излучателями. Для повышения общей эффективности излучения и понижения КСВ необходимо изменять местоположение заглушки волновода и угол её поворота.
Сушка зерна, обеззараживание зерна, зерновой слой, магнетрон, микроволновое поле, волновод, щелевой излучатель, свч-конвективная зона, радиационная эффективность, коэффициент стоячей волны
Короткий адрес: https://sciup.org/140303612
IDR: 140303612 | DOI: 10.55618/20756704_2023_16_4_91-101
Список литературы Настройка параметров излучения волноводов для СВЧ-конвективных установок
- Оспанов А.Б., Васильев А.Н., Будников Д.А., Карманов Д.К., Васильев А.А., Баймуратов Д.Ш., Токсанбаева Б.О., Шалгинбаев Д.Б. Совершенствование процессов сушки и обеззараживания зерна в СВЧ-поле: монография. Алматы: Нур-Принт, 2017. 163 с. EDN:YPFZWB
- Horikoshi S., Brodie G., Takaki K., Serpone N. Agritech: Innovative Agriculture Using Microwaves and Plasmas Thermal and Non-Thermal Processing: Thermal and Non-Thermal Processing. Springer, Singapore, 2022. 349 р. https://doi.org/10.1007/978-981-16-3891-6.
- Будников Д.А., Васильев А.Н., Васильев А.А. Проектирование рабочих зон установок СВЧ-конвективной обработки зерна путём электродинамического моделирования: монография. Орёл: Картуш, 2022. 348 с. EDN: OCVNXZ
- Das I., Kumar G., Shah N. Microwave Heating as an Alternative Quarantine Method for Disinfestation of Stored Food Grains // International Journal of Food Science. January 2013, Article ID 926468, 13 pages. https://doi.org/10.1155/2013/926468.
- Storchevoy V., Suchugov S., Umansky P., Storchevoy A. Study of the operating modes of a microwave installation for heat treatment and disinfection of grain // E3S Web of Conferences. 14th International Scientific and Practical Conference on State and Prospects for the Development of Agribusiness, Interagromash 2021. Rostov-on-Don, 2021. Р. 01022. DOI:10.1051/e3sconf/202127301022. EDN: CLAEUV
- Беспалько В.В., Буряк Ж.И. Влияние предпосевной обработки семян с использованием СВЧ-поля в сочетании со стимулятором роста и биопрепаратом на качество посева и продуктивность урожая ярового ячменя // Зернобобовые и крупяные культуры. 2014. 4(12). С. 133–138. EDN: TCEFTP
- Kovalev A.V., Spiridonov O.B., Lysenko I.E., Ezhova O.A. Method and System of Pre-Sowing Microwave Treatment of Agricultural Crop Seeds // International journal of engineering research and technology. 2020. Т. 13. № 11. Р. 3964–3969. https://doi.org/10.37624/ijert/13.11.2020.3964-3969. EDN: OFQZHO
- Диденко А.Н. СВЧ-энергетика. Теория и практика: монография. Москва, 2003. 444 с. EDN: QMMQBR
- Kent M. Electrical and dielectric properties of food materials: a bibliography and data. Science and Technology Publishers Ltd, 1987. 135 p. https://op.europa.eu/en/ publication-detail/-/publication/8f87cd86-3981-4363-abb9-de07a33cb72c/language-en (дата обращения 3.07.2023).
- Nelson S.O. Dielectric Properties of Agricultural Materials and their Applications. Academic Pres, 2015. 229 p. DOI:10.1016/c2014-0-02694-9
- Пат. RU 2764168 С 1, МПК F268 17/12. Установка для сушки, обеззараживания зерна и предпосевной обработки семян / Васильев А.Н., Будников Д.А., Васильев А.А.; патентообладатель ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ». № 2021114470; заявл. 21.05.2021; опубл. 13.01.2022, Бюл. № 2. EDN: IGCIUN
- Pozar David M. Microwave Engineering; University of Massachusetts at Amherst. 4th ed. John Wiley & Sons, Inc., 2012. 756 p. http://mwl.diet.uniroma1.it/ people/pisa/RFELSYS/MATERIALE%20INTEGRATIVO/BOOKS/Pozar_Microwave%20Engineering(2012).pdf. (дата обращения 7.08.2023).
- Smolders A.B., Visser H.J., Johannsen U. Modern antennas and microwave circuits: a complete master-level course; Eindhoven University of Technology. Version January 2022 (First version 2019). 192 р. https://pure.tue.nl/ws/ portalfiles/portal/196213922/1911.08484.pdf (дата обращения 7.08.2023).
- Ефремова М.В., Иванов И.М., Курушин А.А. Моделирование мощных СВЧ-приборов с помощью программы CST // Электроника и микроэлектроника СВЧ. 2019. Т. 1. 620 с. EDN: NKBUAJ
- Френцель Л. Способы согласования импедансов // Электронные компоненты. 2012. № 3. С. 105–108. https://russianelectronics.ru/files/59669/EK2012-03_105-108.pdf. (дата обращения 7.08.2023).