2.3.1. Конструкция и основные принципы работы систем микроволнового нагрева

Практически все установки для микроволнового нагрева построены в соответствии со схемой, представленной на рис.2.17 [1].

 

Рис. 2.17. Схема устройства для микроволнового нагрева

 

Микроволновое излучение от источника через линию передачи поступает в рабочую камеру, куда через систему загрузки-выгрузки подается реакционная смесь. Параметры процесса контролируются при помощи системы управления. В некоторых установках предусмотрена «обратная связь», позволяющая в процессе нагрева изменять подаваемую мощность в зависимости от температуры реакционной смеси.

В настоящее время разработаны весьма мощные генераторы СВЧ-излучения, которые широко используются в радиолокации, телевидении, радиосвязи с космическими объектами и др. Для теплового воздействия на химические системы чаще всего используют установки, в которых генераторами излучения являются магнетроны. Магнетрон представляет собой цилиндрический диод, на который налагается магнитное поле, направленное вдоль катода. Разница потенциалов между катодом и анодом достигает несколько тысяч вольт. Большинство микроволновых устройств используют магнетроны с выходной частотой 2450 ± 13 МГц. Такой магнетрон потребляет из сети мощность порядка 1200 Вт, которая преобразуется в 600 Вт выходной мощности электромагнитной энергии. Остальная энергия превращается в теплоту, отводимую из аппарата за счет воздушного охлаждения. Кроме магнетронов для получения микроволнового излучения используют клистроны, СВЧ-триоды и гиротропные системы. Из них наиболее перспективными являются гиротропные системы, для которых характерна меньшая чувствительность к электрофизическим характеристикам обрабатываемого материала. Однако они сложны по конструкции и обладают высокой стоимостью.

Генерируемое магнетроном микроволновое излучение передается в рабочую камеру (резонатор) с помощью волновода, сделанного из материалов, отражающих излучение, например, из листового металла.

Большое влияние на эффективность работы микроволновой установки оказывает тип рабочей камеры, в которой происходит нагрев обрабатываемой системы. Определяющими параметрами является ее размеры, характер распределения поля и тип линии передачи.

При микроволновой обработке вещества в рабочей камере происходит поглощении части излучения. Доля поглощенной энергии зависит от размеров облучаемого вещества и  его электрофизических характеристик.