Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Электротехнология

Диссертационная работа:

Огурцов Константин Николаевич. Разработка методов расчета электротермических установок и математического моделирования процессов термообработки диэлектриков с большими объемами и поверхностями : Дис. ... канд. техн. наук : 05.09.10 : Саратов, 2004 198 c. РГБ ОД, 61:04-5/2584

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 4

1. Электрофизические методы термообработки диэлектриков 9

1.1. Проблемы термообработки диэлектриков 9

1.2. Электротермические методы и средства термообработки диэлектриков 27

1.3. Современное состояние проблемы термообработки диэлектриков 32

1.3.1. Нагрев диэлектриков в поле СВЧ 32

1.3.2. Нагрев диэлектриков в низкотемпературных печах сопротивления 52

1.4. Постановка задачи 53

2. Математическое моделирование нагрева диэлектриков с большими

объемами и поверхностями 55

2.1. Диэлектрики с большими поверхностями и объемами 55

2.2. Самосогласованная краевая задача электродинамики и теплопроводности для термообработки диэлектриков 61

2.3. Численные методы решения самосогласованной краевой задачи электродинамики и теплопроводности для термообработки крупногабаритных диэлектриков 67

2.4. Математическое моделирование электротермических процессов в КЛТ 75

2.4.1. Нагрев неподвижного объекта в СВЧ поле КЛТ 75

2.4.2. Нагрев движущегося объекта в СВЧ поле КЛТ 99

2.5. Математическое моделирование электротермических процессов в печах сопротивления 110

2.5.1. Нагрев неподвижного объекта в печи сопротивления 110

2.5.2. Нагрев объекта в печи сопротивления методического типа... 114

3. Излучающие системы установок СВЧ диэлектрического нагрева 120

3.1. Разновидности излучающих систем 120

3.2. Волноводно-щелевые антенны 124

3.3. Рупорные антенны 137

3.4. Излучающие системы, состоящие из нескольких антенн 155

4. Математическое моделирование температурных полей в асфальтобетонных покрытиях при их ремонте с помощью СВЧ нагрева 162

4.1. Проблема ремонта асфальтобетонных покрытий 162

4.2. Математическое моделирование нагрева асфальтобетонного покрытия в КЛТ 168

5. Оптимизация структуры источников СВЧ энергии КЛТ для обработки диэлектриков с большими объемами и поверхностями 172

5.1. Целевая функция задачи оптимизации 172

5.2. Оптимизация структуры источников СВЧ энергии 177

5.2.1. Периодический режим работы СВЧ электротермической установки 177

5.2.2. Методический режим работы СВЧ электротермической установки 180

5.3. Структура и оптимизация параметров источников питания КЛТ для установок для ремонта асфальтобетонного покрытия 181

Заключение 187

Литература 

Введение к работе:

Актуальность темы. Термообработка диэлектриков проводится в основном в низкотемпературных печах сопротивления, а достижение требуемых температур осуществляется за счет использования конвективного теплообмена. Поскольку для большинства диэлектриков характерен низкий коэффициент теплопроводности, нагрев диэлектрических материалов происходит медленно. Интенсификация процесса нагрева увеличением теплового потока имеет ограничение по максимально допустимому температурному градиенту, превышение которого опасно возникновением недопустимых механических напряжений. Задача интенсификации термообработки осложняется при термообработке диэлектриков с большими объемами и площадями. В этом случае следует вести речь не о традиционных печах сопротивления с ограниченным объемом, а о специальных конструкциях печей сопротивления, позволяющих равномерно подводить энергию ко всей поверхности обрабатываемого объекта. Альтернативными печам сопротивления техническими решениями термообработки диэлектриков являются установки ВЧ и СВЧ диэлектрического нагрева, в которых благодаря проникновению электромагнитной волны в обрабатываемый диэлектрик (объемное тепловыделение) увеличиваются как скорость термообработки, так и равномерность распределения температуры в нагреваемом объекте. Однако такой способ энергоподвода автоматически не решает задачу термообработки диэлектриков с большими объемами и площадями, поскольку требуется разработать специальные конструкции, позволяющие облучать объект обработки по всей его поверхности. Выбор между специальными конструкциями печей сопротивления и установкой СВЧ диэлектрического нагрева при термообработке диэлектриков с большими объемами и поверхностями неочевиден и требуется определение объективных критериев сопоставления этих вариантов. Заметим, что системные исследования в области нагрева диэлектриков с большими объемами и поверхностями на сегодняшний день отсутствуют.

Принимая во внимание, что в промышленных масштабах приходится обрабатывать большие объемы и поверхности (размораживание грунта, предпосевная обработка почвы, сушка штабеля пиломатериалов, разогрев асфальтобетонного покрытия и др.), задачи расчета и сопоставления электротермических установок, позволяющих провести нагрев таких материалов, имеют, безусловно, научный и практический интерес.

Цель работы. Разработка методов расчета электротехнологических
установок и математического моделирования процессов термообработки
диэлектриков с большими объемами и поверхностями, определение струк
туры источника энергии этих установок с СВЧ рабочими камерами луче
вого типа.

Р0С НАЦИОНАЛЬНАЯ | БИБЛИОТЕК* I

Основные задачи исследования:

  1. Решение самосогласованной краевой задачи электродинамики и теплопроводности при обработке диэлектриков в камерах лучевого типа.

  2. Математическое моделирование технологических процессов термообработки в камерах лучевого типа в периодическом и методическом режимах работы.

  3. Выбор излучателей и их компоновки для обработки больших объемов и поверхностей диэлектрика.

  4. Разработка методики расчета излучающих систем, применяемых в установках СВЧ диэлектрического нагрева.

  5. Разработка методики расчета специальных печей сопротивления для обработки диэлектриков с большими объемами и поверхностями.

  6. Применение технико-экономических расчетов для определения структуры источников энергии установок СВЧ диэлектрического нагрева для термообработки диэлектриков с большими объемами и площадями.

Методы исследования. Совместное решение краевой задачи электродинамики и теплопроводности. Расчет электротермических установок и математическое моделирование процесса нагрева диэлектриков на базе решения самосогласованной краевой задачи электродинамики и теплопроводности; технико-экономический анализ электротермических установок.

Научная новизна результатов исследования:

  1. Исследована проблема высокоэффективной термообработки диэлектриков с большими объемами и площадями.

  2. Предложены критерии, по которым обрабатываемый объект может быть отнесен к диэлектрикам с большими объемами и с большой площадью.

  3. Решена самосогласованная задача электродинамики и теплопроводности для камер лучевого типа, предназначенных для термообработки диэлектриков с большими объемами и поверхностями.

  4. Разработаны рекомендации по компоновке СВЧ камер лучевого типа с несколькими излучателями, количество которых определяется габаритами обрабатываемого объекта.

  5. Предложен специальный тип печей сопротивления, позволяющий обрабатывать диэлектрики в методическом режиме.

  6. Проведено математическое моделирование технологических процессов в камерах лучевого типа и специальных печах сопротивления для термообработки диэлектриков с большими объемами и поверхностями в методическом и периодическом режимах.

  7. Предложен метод выбора структуры источников энергий многогенераторных установок СВЧ диэлектрического нагрева, позволяющий сопоставлять эффективность применения установок с разными типами энергоподвода.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

  1. Разработаны алгоритмы и программы для математического моделирования нагрева диэлектриков с большими объемами и поверхностями.

  2. Адаптированы к задачам установок СВЧ диэлектрического нагрева методы расчета и выбора излучающих систем.

3.Предложено применение соотношений, алгоритмов и программ при проектировании установок СВЧ диэлектрического нагрева на стадии изготовления и ремонта асфальтобетонного покрытия.

4. Результаты работы применяются при дипломном проектировании на кафедре "Автоматизированные электротехнологические установки и системы" Саратовского государственного технического университета.

На защиту выносятся:

  1. Предложенные критерии отнесения диэлектриков к объектам с большими объемами и поверхностями.

  2. Результаты математического моделирования термообработки объектов с большими объемами и поверхностями в камерах лучевого типа и в специальных печах сопротивления.

  3. Предлагаемые автором принципы построения много генераторных камер лучевоготипа для термообработки диэлектриков с большими объемами и поверхностями.

  4. Разработанная методика технико-экономических расчетов для выбора структуры источников СВЧ энергии в камерах лучевого типа для термообработки диэлектриков с большими объемами и поверхностями.

  5. Результаты сопоставления, специальных печей сопротивления, и КЛТ для термообработки диэлектриков с большими объемами и поверхностями, позволяющие выбрать экономически более эффективный вариант.

Достоверность результатов и выводов диссертационной работы обоснована использованием общей концепции и методологии системных исследований в электротермии, фундаментальных закономерностей электродинамики и теплопередачи.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на конференциях: "Электротехнология на рубеже веков" (Саратов, 2001), "Современные проблемы радиоэлектроники" (Красноярск, 2002), "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика" (Москва, 2003), "Электротехника, электромеханика, электротехнологии" (Новосибирск, 2003)..

Публикации. По результатам исследований опубликовано 8 печатных работ в межвузовских научных сборниках и материалах научно-технических конференций.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 198 страницах и состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы из 102 наименований, имеет 63 рисунка и 5 таблиц.

Подобные работы
Пронин Александр Михайлович
Исследование и разработка методов расчета индукционных систем с магнитопроводами
Сорокин Алексей Григорьевич
Разработка системы индукционного нагрева для производства пластмассы методом литья
Ламонов Иван Михайлович
Создание научных основ и разработка комплексов электротехнического оборудования для восстановления и упрочнения деталей в энергетике методом ионно-плазменной обработки
Колесников Евгений Владимирович
Создание системы технико-экономических расчетов и средств для обеспечения максимальной эффективности электротехнологических процессов и установок
Салимов Ильдар Ибрагимович
Исследование процесса термообработки диэлектрических материалов в СВЧ установках с распределенным возбуждением электромагнитного поля
Анисимов Виктор Николаевич
Разработка метода гидродинамического и теплового расчета сложнонагруженных опор скольжения с источниками смазки на поверхностях шипа и подшипника
Копотун Елена Александровна
Разработка методов расчета упорных и радиальных подшипников скольжения, смазываемых расплавом при наличии пористых слоев на их сопряженных поверхностях
Пименова Екатерина Львовна
Разработка методов расчетов двумерных температурных полей в электротермических установках и анализ их сравнения с экспериментальными данными
Громов Николай Александрович
Разработка методов расчета гидродинамических характеристик дисперсно-кольцевых потоков в каналах теплоэнергетических установок
Звонарев Павел Николаевич
Разработка метода расчета радиальных упругогазодинамических подшипников с предварительно напряженными лепестками для малых турбомашин низкотемпературных установок

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net