RO116515B1

RO116515B1 - Procedeu si dispozitiv pentru incalzirea fluidelor fara pierderi dielectrice in camp de microunde

Info

Publication number: RO116515B1
Application number: RO9702172A
Authority: RO
Inventors: Emanoil Surducan; Vasile Surducan
Original assignee: Inst De Tehnologie Izotopica S
Priority date: 1997-11-25
Filing date: 1997-11-25
Publication date: 2001-02-28

Abstract

Procedeul si dispozitivul pentru incalzirea fluidelor fara pierderi dielectrice, in camp de microunde de putere, pot fi utilizate in procesele tehnologice de tratament in camp de microunde de puteresi pentru fluide care in mod normal nu pot fi incalzite prin absorbtie de radiatie de microunde de putere: gaze, lichide nepolare sau amestecuri gaz-lichid. Dispozitivul pentru incalzirea fluidelor fara pierderi dielectrice, in camp de microunde de putere, utilizeaza un procedeu de incalzire indirecta sau combinata. Intr-o incinta de tratament de microunde (8), fluidul este trecut printr-o zona in care se afla un material puternic absorbant de microunde (9): conductor spongios sau amestec dielectric-conductor cu structura spongioasa. Absorbtia de microunde in materialul cu pierderi dielectrice determina incalzirea lui, si prin trecerea fluidului prin acest material se realizeaza o incalzire indirecta. Prin modificarea proprietatilor dielectrice ale fluidului, datorita incalzirii lui, poate sa apara si o absorbtie a microundelor direct in fluidul procesat. In acest mod, se realizeaza o incalzire combinata.

Description

Procedeul și dispozitivul pentru încălzirea fluidelor fără pierderi dielectrice, în câmp de microunde de putere, pot fi utilizate în procesele tehnologice de tratament în câmp de microunde de putere și pentru fluide care, în mod normal, nu pot fi încălzite prin absorbție de radiație de microunde de putere: gaze, lichide nepolare sau amestecuri gazlichid.

Tratamentul fluidelor cu pierderi dielectrice (apă sau soluții apoase, uleiuri), în câmp de microunde de putere, este aplicat în procese tehnologice. Avantajul principal al acestui tratament neconvențional este transferul direct și selectiv al energiei microundelor, în materialul procesat, selectivitatea absorbției realizându-se după valoarea permitivității dielectrice a materialului, respectiv după valoarea pierderilor dielectrice, definite de tangenta unghiului de pierderi. Pentru majoritatea lichidelor polare (apă, alcool) acest tratament este ușor realizabil, datorită valorilor ridicate ale tangentei de pierderi dielectrice (tg0_apă=0.5). Pentru lichidele nepolare (benzen, toluen) sau majoritatea gazelor naturale, tangenta de pierderi dielectrice este de trei sau patru ordine de mărime mai mică decât a apei, tratamentul în câmp de microunde de putere neputând fi aplicat.

Procedeul pentru încălzirea fluidelor fără pierderi dielectrice, în câmp de microunde de putere, poate fi cu încălzire indirectă sau combinată. într-o incintă de tratament de microunde, fluidul este trecut printr-o zonă în care se află un material puternic absorbant de microunde: conductor spongios sau amestec dielectric-conductor cu structură spongioasă. Natura materialului absorbant se alege în funcție de procesul de tratament, materialului putând fi catalizator pentru fluidul sau amestecul de fluide procesate. Absorbția de microunde în materialul cu pierderi dielectrice determină încălzirea lui și, prin trecerea fluidului prin acest material, se realizează o încălzire indirectă. Datorită modificării de temperatură a fluidului, proprietățile lui dielectrice se modifică și poate să apară o creștere a tangentei de pierderi dielectrice a fluidului și o absorbție a microundelor, direct în fluidul procesat. în acest mod, se realizează o încălzire combinată.

în fig. 1 este prezentată o vedere de ansamblu a dispozitivului pentru încălzirea fluidelor, fără pierderi dielectrice, în câmp de microunde de putere și modul lui de cuplare la instalația de tratament.

Instalația de tratament se compune din generator de microunde 1 de putere, ghid de undă 2, pentru transportul microundelor și trecere coaxială S, constituită din miez axial conductor 4 și dielectric de trecere 3. Trecerea coaxială este adaptată cu ghidul de undă, prin intermediul dispozitivului de adaptare 5.

Dispozitivul de tratament este compus dintr-o incintă cu pereți conductori 8, prevăzută cu un element de admisie 7 și un element de evacuare 12 pentru fluide. Tratamentul de încălzire are loc în miezul axial 9, realizat din conductor spongios sau amestec dielectric - conductor spongios. Miezul axial are o parte centrală 11, metalică, prevăzută cu găuri 10 pentru colectarea fluidului.

în fig. 2, sunt prezentate două variante de fixare a materialului absorbant, pe partea centrală 11, metalică, prevăzută cu găuri 10 pentru colectarea fluidului. Variantele se referă la două situații distincte: materialul absorbant este sinterizat 9a, la o porozitate cerută de procesul tehnologic sau este un material granular 9b, amplasat într-un suport dielectric spongios 9c. Materialul absorbant 9, 9a, 9b, 9c este fixat pe

RO 116515 Bl partea metalică, centrală 11, între niște inele distantiere 13a, 13b față de izolatorul trecerii coaxiale 3 și peretele incintei de tratament 8. Partea metalică, centrală, este prevăzută cu găuri 10 de colectare a fluidului și o trecere de evacuare 12. în materialul absorbant, este amplasată o rețea de senzori termici 14, cu rol în bucla de automatizare, pentru controlul procesului de tratare. 50

Dispozitivul pentru încălzirea fluidelor, fără pierderi dielectrice, în câmp de microunde de putere, utilizează un procedeu indirect pentru încălzirea fluidelor. Fluidul de interes este trecut printr-un material spongios, material ce prezintă pierderi dielectrice, în domeniul microundelor. Amplasarea acestui material, în care energia de microunde este absorbită și transformată în energie calorică, se face într-o zonă a 55 incintei de trantament, în care există un maxim de distribuție de putere de microunde. Puterea calorică obținută depinde de natura materialului absorbant (proprietăți dielectrice, dimensiuni, densitate). încălzirea fluidului de interes se face prin contact direct al acestuia cu materialul absorbant, temperatura fluidului putând fi reglată prin debit și putere de microunde. înafara schimbului caloric direct, între fluid și materialul 60 absorbant, există posibilitatea unei absorbții a microundelor în fluidul de interes, datorită modificărilor de constantă dielectrică (creșterea pierderilor dielectrice) ale acestuia cu temperatura, proces cu dinamică specifică fiecărui fluid.

Dispozitivul pentru încălzirea fluidelor fără pierderi dielectrice, prezentat în fig. 1, este o cavitatea coaxială de microunde. Materialul absorbant este o pulbere 65 conductoare, metalică sau nemetalică, sau un amestec conductor-dielectric, sinterizate sau granulate, amplasate într-o incintă dielectrică, poroasă. Natura și distribuția granulometrică a materialului conductor și a materialului dieclectric sunt alese în funcție de fluidul procesat. Aceste materiale pot fi, de exemplu, cupru, MONEL, grafit, ceramică superaluminoasă, carbură de siliciu etc., cu o distribuție granulometrică, cuprinsă între 70 75 și 1000 pm. Ca materiale dielectrice se mai pot utiliza cuarțul și oxizii refractari.

Fluidul de interes, lichid, gaz sau amestec lichid-gaz, este introdus printr-o trecere din peretele exterior al cavității și este colectat în cămașa interioară, a miezului coaxial. Temperatura zonei de transfer de energie (miezul coaxial al cavității) este măsurată cu o arie de termocuple și constituie elementul de comandă al regulatorului de putere sau 75 debit.

Revendicări

Claims

1. Procedeu pentru încălzirea fluidelor, fără pierderi dielectrice, în câmp de 80 microunde, caracterizat prin aceea că încălzirea fluidului se face indirect prin absorbția microundelor, într-un material poros cu pierderi dielectrice (9), prin care este trecut fluidul de interes.

2. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că încălzirea fluidului se face combinat, atunci când. înafara schimbului caloric direct. între fluid și 85 materialul absorbant (9), există posibilitatea unei absorbții directe a microundelor în fluidul de interes, datorită modificărilor de constantă dielectrică ale acestuia cu temperatura.

RO 116515 Bl

3 Dispozitiv pentru aplicarea procedeului de la revendicările 1 și 2, caracterizat prin aceea că este compus dintr-o incintă (8) cu pereți conductori, prevăzută cu un element de admisie (7) și unul de evacuare (12) pentru fluide, în incintă fiind plasat un material spongios absorbant de microunde (9), sub forma unui miez axial, prevăzut cu o parte metalică centrală (11), care prezintă niște găuri (10) pentru colectarea fluidului, materialul absorbant (9) fiind fixat de partea metalică centrală (11), între niște inele distanțoare, unul (13a) plasat în partea superioară a incintei (8), către un izolator al trecerii coaxiale (3) și unul (13b) plasat în partea inferioară a incintei (8), către peretele acesteia, în materialul absorbant (9) fiind implantată o rețea de senzori termici (14) cu rol în bucla de automatizare, pentru controlul procesului de tratare.

4. Dispozitiv conform revendicării 3, caracterizat prin aceea că materialul absorbant (9) este o pulbere conductoare, sinterizată (9a) cu porozitate specifică fluidului procesat.

5. Dispozitiv conform revendicării 3, caracterizat prin aceea că materialul absorbant (9) este un material granular (9b).

6. Dispozitiv conform revendicărilor 3 și 5, caracterizat prin aceea că, într-o altă variantă constructivă, materialul granular (9b) este amplasatîntr-un suport dielectric poros (9c).

7. Dispozitiv conform revendicării 3, caracterizat prin aceea că materialul absorbant O) este catalizator pentru procesele de tratare, altele decât încălzirea fluidului.

8. Dispozitiv conform revendicării 4, caracterizat prin aceea că materialul absorbant (9a) este o pulbere conductoare metalică sinterizată.

9. Dispozitiv conform revendicării 4, caracterizat prin aceea că materialul absorbant (9a) este realizat dintr-o pulbere conductoare nemetalică,sinterizată.

10. Dispozitiv conform revendicării 5, caracterizat prin aceea că materialul granular (9b) este o pulbere conductoare metalică.

11. Dispozitiv conform revendicării 5, caracterizat prin aceea că materialul granular (9b) este o pulbere conductoare nemetalică.

12. Dispozitiv conform revendicării 5, caracterizat prin aceea că materialul granular (9b) este un amestec de pulbere conductoare cu o pulbere dielectrică.