В лабораторных исследованиях и тестах, очень важным фактором при использовании печей с нагревом является отсутствие продуктов сгорания и выделения вредных веществ, способных загрязнять тестируемый объект. Именно таким требованиям соответствуют лабораторные микроволновые печи, где нагревательным элементом является СВЧ излучение.
Лабораторные микроволновые печи
В зависимости от способа применения и технологических особенностей лаборатории, существуют разные типы СВЧ печей для исследований:
- Лабораторные микроволновые печи трубчатого вида;
- Лабораторные микроволновые печи камерного вида.
Также присутствуют разновидности в зависимости от характеристик данных агрегатов:
- Возможные температурные режимы от 1000 до 1800 градусов;
- Уровень вакуума и среды от 100 до 150 Па;
- Вспомогательная газовая среда внутри рабочей камеры может состоять из инертных газов, восстановительных газов, газов раздражителей.
Чтобы полноценно оценить применимость микроволнового печного оборудования, необходимо хорошо разбираться в свойствах тестируемого материала, который будет изменяться при воздействии разной частоты и других процессов, сопровождающихся в момент проведения исследований. Существуют три фактора, которые определяют степень возможного поглощения и глубины проникновения мощности, излучаемой СВЧ нагревателем: диэлектрическая проницаемость, частота тока, а также техническая геометрия самой СВЧ системы.
Для того, чтобы повысить производительность, усилить обстоятельства для тестов разных материалов, увеличить потенциал качества готовой продукции, вместе с СВЧ нагревателем применяются другие типы механизмов, такие как: горячий поток воздуха, пар, инфракрасное излучение, ионизация и прочее. Такое сочетание оборудования дает возможность использовать СВЧ печи не только в лабораторных условиях, но и на производствах, которые внедряют новые технологические процессы, при создании разных материалов и изделий.
Лабораторные СВЧ печи: принцип работы
Данные приспособления являются частью техники, которая использует микроволновые частоты, что дает возможность применять это оборудование в качестве нагревателей элементов жидкой диэлектрической среды, с помощью энергии электромагнитных полей, к примеру, популярными отраслями являются: СВЧ химия, СВЧ биология, СВЧ реология и другие области науки. В результате данного технического процесса упрощается и повышается коэффициент заполненности, а также снижается уровень КВС. Для примера рассмотрим устройство с прямоугольной резонаторной камерой, условная высота которой является H. На ней расположено металлическое ребро прямоугольной формы, которое соединяется с 50-ти омной коаксиальной линией посредству индуктивного штыря. В коаксиальной линии расположен проводник, радиус которого на 200 % больше радиуса самого индуктивного штыря, расположение которого обусловлено 90 градусным углом, и размещена по центру плоскости резонатора на высоте q=0.3042H, от самой низкой точки металлической поверхности стенки резонатора. Внутрь рабочего объема помещается образец, к примеру, прямоугольная стеклянная колба с диэлектриком внутри, в жидкой фазе. Фиксация объекта происходит при помощи держателей из фторопласта и размещается посередине расстояния между боковой стенкой резонатора и его металлическим ребром.
Далее, с помощью математического моделирования из параметров описываемого СВЧ узла позволяет определить, что если используются относительные размеры камеры такие как: b/a=0.4863; t/a=0.1639; d/b=0.5; R/r1=2.3; r2/r1=0.5; q/H=0.3042, u/a=0.1366, где параметр а является размером самой большой стенки резонатора на протяжении X оси; параметр b является размером наименьшей стенки резонатора на протяжении Y оси; параметр d указывает на зазор между ребром из металла и самой большой стенкой резонатора; буква R определяет радиус проводника коаксиальной линии снаружи; u – это габариты стеклянной колбы в X и Y плоскостях, если в агрегате имеется КСВ≤3, когда вариант диэлектрического свойства испытуемого объекта соответствует 40≤ε’≤81; 1.2≤ε»≤20.4, из них ε’ — диэлектрическая проницаемость; ε» — коэффициент потерь на частоте 2,45 ГГц.
Промышленные СВЧ установки
При использовании СВЧ печей в промышленных масштабах, возможно осуществление множества инновационных разработок новых типов материалов и изготовления уникальных элементов с нестандартным вариантом пайки либо спекания. За счет таких особенностей СВЧ установки с успехом эксплуатируются на таких предприятиях как:
- Пищевые комбинаты;
- Производство резинотехнических элементов;
- Фармацевтическая отрасль;
- Металлургическая и литейная промышленности.
За счет того, что промышленная микроволновая печь отличается высокой степенью КПД проводимого процесса, возможностью полной автоматизации работы системы и получением высококачественных материалов и изделий, она стала неотъемлемой частью оборудования, для множества отраслей производств и лабораторных исследований.
Вдобавок, техническая сторона конструкции СВЧ излучателя позволяет с огромной скоростью производить нагрев объекта, уменьшая при этом затраты на электричество и исключая разрушительное влияние термо механическими напряжениями на обрабатываемый объект.
