Курсовая работа по технологическим процессам на тему Аппараты для тепловой обработки пищевых продуктов в электрическом поле (СВЧ)

Дисперсионное кольцо 9 может быть изготовлено как из токопроводящего материала, так и частично проводящего или поглощающего энергию электромагнитной волны. В самых простых случаях это могут быть сплавы на основе металлов (золото, серебро, медь, железо, алюминий, олово, цинк), или их сочетания между собой, или сочетания с другими металлами. Возможно применение также материалов на основе ферромагнетиков и графита, или им подобных с подобными свойствами. Размеры дисперсионных элементов 10 определяются их количеством, а для поглощающих материалов еще и рассеиваемой мощностью. Длина участков дисперсионных элементов 10, расположенных со стороны камеры 2, зависит от конструкции и места монтажа магнетрона 4 и составляет преимущественно 3-8 мм. Ширина участков дисперсионных элементов 10 определяется их числом и рабочей частотой магнетрона 4.
Оптимум величины и распределения магнитного поля подбирается во время динамических испытаний магнетрона 4 путем вращения дисперсионного кольца 9, после чего положение дисперсионного кольца 9 фиксируется. Оптимальное положение дисперсионного кольца 9 определяется по результатам измерения электрических параметров и по максимальному КПД магнетрона 4.
Принципиально дисперсионное кольцо 9 описанной конструкции может быть использовано в любой бытовой микроволновой печи, с любым вариантом установки магнетрона 4 и с любой конструкцией волновода 3. Эксплуатация такой микроволновой печи экономически и технически не сопряжена с какими бы то ни было дополнительными затратами.

2.2 Описание особенностей технического решения

Модернизация направлена на достижение технического результата, который выражается в упрощении конструкции микроволновой печи за счет оптимизации параметров электромагнитного поля сверхвысокой частоты, генерируемого магнетроном, и отказа от использования громоздких волноводов. Кроме того, улучшается защита магнетрона и панели управления микроволновой печи от обратного излучения. В конечном итоге указанный технический результат позволяет повысить КПД микроволновой печи, уменьшить ее габариты и улучшить экономические и потребительские свойства. В микроволновой печи максимально сохранены все положительные свойства прототипа, наиболее важными из которых являются повышение равномерности нагрева в камере.
Положительный результат достигается тем, что микроволновая печь, включающая магнетрон с ярмом для генерации энергии электромагнитной волны, волновод для направления энергии электромагнитной волны в полый корпус, образующий камеру для приготовления пищи, и антенну для излучения энергии электромагнитной волны, генерируемой магнетроном в волновод, отличается от прототипа тем, что она снабжена уплотнительной кольцевой прокладкой с дисперсионным кольцом. Уплотнительная кольцевая прокладка выполнена сетчатой и смонтирована между ярмом и антенной. Дисперсионное кольцо представляет собой шайбу с, по меньшей мере, одним дисперсионным элементом, выполненным в виде полосы, расположенной радиально по отношению к шайбе, при этом дисперсионное кольцо смонтировано на уплотнительной кольцевой прокладке таким образом, что шайба расположена соосно между уплотнительной кольцевой прокладкой и магнетроном, а каждый дисперсионный элемент загнут с возможностью охвата уплотнительной кольцевой прокладки со стороны камеры.
Оптимальным с точки зрения достижения указанного технического результата является выполнение кольцевой прокладки из металлической, преимущественно медной, проволочной сетки, с возможностью упругого деформирования, при этом ее внутренний диаметр соответствует диаметру антенны, а наружный - превышает диаметр соответствующего отверстия ярма. Предпочтительно выполнение дисперсионных элементов расположенными попарно и диаметрально по отношению друг к другу и выбранными из следующего ряда материалов: золото, серебро, медь, железо, алюминий, олово, цинк, или их сочетания, или их сочетания с другими металлами. Во всех исполнениях дисперсионного кольца длину участков его дисперсионных элементов, расположенных со стороны камеры, целесообразно принимать в диапазоне 3-8 мм.
Исследования показывают, что основной проблемой, возникающей в камере микроволновых печей, является неравномерность нагревания продукта и несогласованность нагрузки магнетрона. Для обеспечения равномерного проникновения энергии поля сверхвысокой частоты в продукт необходимо волны, идущие по разным направлениям, разделить во времени и направлению. Эту функцию в микроволновой печи выполняют разнообразные технические средства, диссекторы, волноводы, вращающийся столик и т.п. В современных микроволновых печах, не оснащенных специальными волноводами, структура поля сверхвысокой частоты практически правильной сферичной формы. Происходит это благодаря симметричной форме уплотнительной кольцевой прокладки верхней части корпуса магнетрона. В результате силовые линии электромагнитного поля расположены равномерно вокруг антенны между антенной и корпусом.
В основу изобретения положено оригинальное техническое решение, заключающееся в изменении структуры и формы поля сверхвысокой частоты, создаваемого магнетроном путем конструктивного усовершенствования последнего посредством специального дисперсионного кольца, расположенного между антенной и ярмом магнетрона.
Поле сверхвысокой частоты, создаваемое магнетроном, благодаря наличию в конструкции микроволновой печи дисперсионного кольца деформируется по форме и напряжению. Поле сверхвысокой частоты изменяется от правильной сферичной формы на выпуклую, в зоне расположения токопроводящих дисперсионных элементов. Проникая в рабочую камеру для приготовления пищи, поле сверхвысокой частоты приобретает чередующуюся структуру, параметры которой зависят от длины волны, эффекта отражения от стенок рабочей камеры, а также от степени поглощения энергии приготавливаемым (разогреваемым) продуктом. Таким образом, рассматриваемая структура поля сверхвысокой частоты в объеме рабочей камеры в фиксированный момент времени характеризуется благодаря применению дисперсионного кольца и эффективному распределению мощности СВЧ наличием участков с повышенной дивергенцией напряженности. Приготовление или разогрев продуктов в таком поле происходит быстрее, чем в поле с плавными спадами плотности энергии СВЧ в микроволновых печах без дисперсионного кольца.
Конструкция магнетрона, оснащенного дисперсионным кольцом, обладает высокой надежностью и долговечностью, может быть рекомендована к бессрочному безопасному применению в любых климатических зонах без ограничения по