RU2794529C1 - Method for superhigh-frequency heat and non-heat treatment of raw materials - Google Patents

Method for superhigh-frequency heat and non-heat treatment of raw materials Download PDF

Info

Publication number
RU2794529C1
RU2794529C1 RU2021138619A RU2021138619A RU2794529C1 RU 2794529 C1 RU2794529 C1 RU 2794529C1 RU 2021138619 A RU2021138619 A RU 2021138619A RU 2021138619 A RU2021138619 A RU 2021138619A RU 2794529 C1 RU2794529 C1 RU 2794529C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
microwave
thermal
modification
processed
energy
Prior art date
Application number
RU2021138619A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Мидхат Ильфатович Тухватуллин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный аграрный университет"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный аграрный университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный аграрный университет"
Application granted granted Critical
Publication of RU2794529C1 publication Critical patent/RU2794529C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: food; construction; forestry; woodworking industries.
SUBSTANCE: microwave energy source converts the energy received from the 220 V, 50 Hz network into microwave energy, which enters the technological unit of the non-thermal microwave modification via the transmission line, where the first material is continuously processed, which is fed by the loading and unloading device, for example, it is passed through holes along the wide walls of a rectangular waveguide. Next, the microwave energy from the working chamber of the non-thermal microwave modification via the transmission line enters the process unit of the thermal microwave modification, where the second material is processed, which is fed by the loading and unloading device, for example, is placed on a pallet.
EFFECT: invention provides reduction of specific energy consumption per unit of processed material by means of simultaneous and continuous microwave thermal and non-thermal processing of various materials.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение предназначено для пищевой, строительной, лесной и деревообрабатывающей промышленностей.The invention is intended for food, construction, forestry and woodworking industries.

Известен способ сушки древесины и установка для его реализации, который позволяет обеспечить облучение древесины более качественно и эффективное удаление из нее воды (Патент на изобретение №2319088 RU, МПК F26B 8347, F26B 9/06, опубл. 10.03.2008, бюл. №7).A known method of drying wood and installation for its implementation, which allows for better irradiation of wood and efficient removal of water from it (Patent for invention No. 2319088 RU, IPC F26B 8347, F26B 9/06, publ. 10.03.2008, bull. No. 7 ).

Недостатком данного способа является то, что воздействию электромагнитного поля сверхвысокой частоты подвергается только древесина, уложенная на поддон в камере при сложности конструкции установки и большом энергопотреблении.The disadvantage of this method is that only the wood laid on a pallet in the chamber is exposed to the microwave electromagnetic field, with the complexity of the installation design and high power consumption.

Известен способ и установка для сушки древесины, который позволяет уложенный штабель брусьев древесины облучать равномерно по всему объему через рупорную антенну с вращающейся поляризацией (Патент на изобретение №2157490 RU, МПК F26B 9/06, F26B 3/347, опубл. 10.10.2000, бюл. 28).A known method and installation for drying wood, which allows the stacked stack of timber beams to be irradiated evenly throughout the volume through a horn antenna with rotating polarization (Patent for invention No. 2157490 RU, IPC F26B 9/06, F26B 3/347, publ. 10.10.2000 bul. 28).

Недостатком данного способа является достаточно сложная конструкция стенок излучателей и рабочей камеры в виде сотовых экранов и высокое энергопотребление.The disadvantage of this method is the rather complicated design of the walls of the emitters and the working chamber in the form of honeycomb screens and high power consumption.

Известен способ сушки древесины и установка для его осуществления, которая содержит сушильную камеру для размещения в ней штабеля пиломатериалов с использованием диэлектрических прокладок, СВЧ-излучатели, соединенные с СВЧ-генераторами с использованием волноводов и согласующих устройств для обеспечения перемещения СВЧ-излучателей по направляющим путям вдоль камеры. (Патент на изобретение №2228497 RU, МПК F26B 3/347, опубл. 10.05.2004, бюл. 13).A known method of drying wood and installation for its implementation, which contains a drying chamber for placing in it a stack of lumber using dielectric spacers, microwave emitters connected to microwave generators using waveguides and matching devices to ensure the movement of microwave emitters along the guide paths along cameras. (Patent for invention No. 2228497 RU, IPC F26B 3/347, published on May 10, 2004, bull. 13).

Недостатком данного способа является сложность осуществления, требующая перемещения излучателей вдоль штабеля.The disadvantage of this method is the complexity of the implementation, requiring the movement of the emitters along the stack.

Известен способ модифицирования волокнистых материалов неорганическими солями в поле сверхвысокочастотного излучения, который приводит к повышению интенсивности протекания основных его стадий. (Патент на изобретение №2441952 RU, МПК D06M 10/0,4, опубл. 22.07.2010, бюл. №4).A known method of modifying fibrous materials with inorganic salts in the field of microwave radiation, which leads to an increase in the intensity of its main stages. (Patent for invention No. 2441952 RU, IPC D06M 10 / 0.4, published on July 22, 2010, bull. No. 4).

Недостатком данного способа является то, что воздействию электромагнитного поля сверхвысокой частоты подвергается только волокнистый материал и высокие энергетические затраты на его обработку.The disadvantage of this method is that only fibrous material and high energy costs for its processing are exposed to the microwave electromagnetic field.

Известна установка нетепловой модификации полимеров в СВЧ электромагнитном поле, в которой осуществляется нетепловая модификация физико-механических свойств полимерных материалов (Патент на изобретение №2702897 RU, МПК Н05В 6/64, опубл. 28.12.2018, бюл. №29).A known installation for non-thermal modification of polymers in a microwave electromagnetic field, in which non-thermal modification of the physical and mechanical properties of polymeric materials is carried out (Patent for invention No. 2702897 RU, IPC H05V 6/64, publ. 28.12.2018, bull. No. 29).

Недостатком конструкции данной установки является возможность обработки только тонких полимерных материалов, сложность процесса модификации полимеров в СВЧ электромагнитном поле.The disadvantage of the design of this installation is the possibility of processing only thin polymeric materials, the complexity of the process of modifying polymers in a microwave electromagnetic field.

Известна конструкция устройства термообработки материалов и изделий в электромагнитном СВЧ-поле, заключающаяся в том, что объект термообработки протягивают через узкие продольные щели, пропускают электромагнитные СВЧ-волны через волноводные отрезки. Достигается это тем, что электромагнитные СВЧ-волны через соответствующие волноводные отрезки пропускают одновременно в прямом и обратном направлении через объект обработки с измененной плоскостью поляризации, отраженными от установленных трансформаторов поляризации, расположенных на концах соответствующих волноводных отрезков.A well-known design of a device for heat treatment of materials and products in an electromagnetic microwave field, which consists in the fact that the heat treatment object is pulled through narrow longitudinal slots, electromagnetic microwave waves are passed through the waveguide segments. This is achieved by the fact that electromagnetic microwave waves through the corresponding waveguide segments are passed simultaneously in the forward and reverse directions through the processing object with a changed polarization plane, reflected from the installed polarization transformers located at the ends of the respective waveguide segments.

Вышеупомянутое устройство содержит СВЧ-генератор, на выходе из которого установлен волноводно-коаксиальный переход, волноводные отрезки, в которых выполнены узкие продольные щели, экран, установленный между волноводными отрезками, ферритовые вентили, установленные на входе первого и последнего волноводных отрезков, ловушки СВЧ энергии на входе первого и на выходе последнего волноводных отрезков, делитель мощности, волноводные переходы, трансформаторы поляризации, дополнительные ферритовые вентили, установленные на входе волноводных отрезков со второго до последнего, причем волноводные отрезки соединены параллельно, их входы через ферритовые вентили и волноводные переходы подключены к соответствующим выходам делителя мощности, вход которого соединен с выходом волноводно-коаксиального перехода, выходы волноводных отрезков соединены с соответствующими трансформаторами поляризации (Патент на изобретение №2241318 RU, МПК Н05В 6/64, опубл. 27.11.2004, бюл. №33).The above device contains a microwave generator, at the output of which a waveguide-coaxial transition is installed, waveguide segments in which narrow longitudinal slots are made, a screen installed between the waveguide segments, ferrite valves installed at the input of the first and last waveguide segments, microwave energy traps on at the input of the first and at the output of the last waveguide segments, a power divider, waveguide transitions, polarization transformers, additional ferrite valves installed at the input of the waveguide segments from the second to the last, moreover, the waveguide segments are connected in parallel, their inputs through ferrite valves and waveguide transitions are connected to the corresponding outputs power divider, the input of which is connected to the output of the waveguide-coaxial transition, the outputs of the waveguide segments are connected to the corresponding polarization transformers (Patent for invention No. 2241318 RU, IPC H05V 6/64, publ. 27.11.2004, bull. No. 33).

Недостатком данного способа является его сложность конструкции, возможность обработки только тонких диэлектриков в электромагнитном СВЧ поле, подразумевающим непосредственный нагрев, а не нетепловую модификацию полимеров с малыми диэлектрическими потерями.The disadvantage of this method is its design complexity, the possibility of processing only thin dielectrics in an electromagnetic microwave field, which implies direct heating, rather than non-thermal modification of polymers with low dielectric losses.

Технической задачей изобретения является снижение удельного энергопотребления на единицу обрабатываемого материала путем одновременной и непрерывной сверхвысокочастотной тепловой и нетепловой обработки различных материалов.The technical objective of the invention is to reduce the specific energy consumption per unit of processed material by simultaneous and continuous microwave heat and non-heat treatment of various materials.

Техническая задача достигается тем, что в способе сверхвысокочастотной тепловой и нетепловой обработки сырья, заключающемся в обработке материалов в поле сверхвысокочастотного излучения, согласно изобретению, первый и второй материалы обрабатывают одновременно, причем первый материал подают в технологический блок нетепловой СВЧ модификации через отверстия вдоль широких стенок прямоугольного волновода, а второй материал укладывают на поддон в технологический блок тепловой СВЧ модификации посредством устройства загрузки-выгрузки.The technical problem is achieved by the fact that in the method of microwave thermal and non-thermal processing of raw materials, which consists in processing materials in the field of microwave radiation, according to the invention, the first and second materials are processed simultaneously, and the first material is fed into the technological block of non-thermal microwave modification through holes along the wide walls of a rectangular waveguide, and the second material is placed on a pallet in the technological block of thermal microwave modification by means of a loading and unloading device.

Изобретение позволяет обрабатывать различные виды материалов при одних и тех же энергетических затратах, тем самым значительно повышая энергетическую и экономическую эффективности при одновременной сверхвысокочастотной тепловой и нетепловой обработке, чем при их отдельной обработке.EFFECT: invention makes it possible to process various types of materials at the same energy costs, thereby significantly increasing energy and economic efficiency with simultaneous microwave and non-thermal processing than with their separate processing.

Одновременная сверхвысокочастотная тепловая и нетепловая обработка материалов обеспечивает снижение удельного энергопотребления на единицу обрабатываемого материала, поэтому высокая экономическая эффективность обеспечивает целесообразность применения данного способа.Simultaneous microwave thermal and non-thermal processing of materials reduces the specific energy consumption per unit of processed material, therefore, high economic efficiency makes the application of this method expedient.

Предложенный способ может быть применен для сверхвысокочастотной тепловой и нетепловой обработки, например, пиломатериалов и полимерных масел, зерна и сена, молока в потоке и овощей.The proposed method can be applied to microwave and non-thermal processing of, for example, lumber and polymer oils, grain and hay, milk in the stream and vegetables.

Способ осуществляется следующим образом.The method is carried out as follows.

Источник СВЧ энергии 11 (чертеж), состоящий из блока питания 6 и СВЧ генератора 1, преобразовывает энергию, полученную от сети 220 В, 50 Гц в СВЧ энергию, которая поступает в технологический блок нетепловой СВЧ модификации 12 по линии передачи 2 в рабочую камеру нетепловой СВЧ модификации 3, где осуществляется непрерывная обработка первого материала, который подается с помощью устройства загрузки-выгрузки 8, например, пропускают через отверстия вдоль широких стенок прямоугольного волновода. Далее СВЧ энергия из рабочей камеры нетепловой СВЧ модификации 3 по линии передачи 4 поступает в технологический блок тепловой СВЧ модификации 13, где происходит обработка второго материала в рабочей камере тепловой СВЧ модификации 5, который подается с помощью устройства загрузки-выгрузки 10, например, укладывают на поддон. Оба технологических блока нетепловой и тепловой СВЧ модификации 12 и 13 объединены в рабочую камеру гибридного типа 14.The source of microwave energy 11 (drawing), consisting of a power supply 6 and a microwave generator 1, converts the energy received from the mains 220 V, 50 Hz into microwave energy, which enters the technological unit of non-thermal microwave modification 12 through the transmission line 2 into the non-thermal working chamber Microwave modification 3, where continuous processing of the first material is carried out, which is fed using the loading and unloading device 8, for example, is passed through holes along the wide walls of a rectangular waveguide. Next, the microwave energy from the working chamber of the non-thermal microwave modification 3 through the transmission line 4 enters the process unit of the thermal microwave modification 13, where the second material is processed in the working chamber of the thermal microwave modification 5, which is supplied by the loading and unloading device 10, for example, is placed on pallet. Both technological blocks of non-thermal and thermal microwave modifications 12 and 13 are combined into a hybrid-type working chamber 14.

При тепловой СВЧ модификации вся поступившая СВЧ энергия в технологический блок тепловой СВЧ модификации 13 тратится на термообработку диэлектрика.With thermal microwave modification, all the microwave energy received in the technological block of thermal microwave modification 13 is spent on heat treatment of the dielectric.

В вспомогательное оборудование рабочей камеры гибридного типа 14 кроме устройств загрузки - выгрузки 8 и 10 входят блок управления 7 и воздуходувка или воздушная система 9, используемая в технологическом блоке тепловой СВЧ модификации 13 для удаления паров из рабочей камеры тепловой СВЧ модификации 5.The auxiliary equipment of the working chamber of the hybrid type 14, in addition to the loading and unloading devices 8 and 10, includes a control unit 7 and a blower or an air system 9 used in the process unit of the thermal microwave modification 13 to remove vapors from the working chamber of the thermal microwave modification 5.

Пример 1. Сверхвысокочастотная тепловая и нетепловая обработка полимерных масел и пиломатериалов.Example 1. Microwave thermal and non-thermal processing of polymer oils and lumber.

Энергия сверхвысокой частоты от СВЧ генератора частотой 2450 МГц поступает в технологический блок нетепловой СВЧ модификации, где осуществляется обработка полимерных масел, далее энергия сверхвысокой частоты поступает в технологический блок тепловой СВЧ модификации, в котором осуществляется обработка пиломатериалов.Microwave energy from a microwave generator with a frequency of 2450 MHz enters the technological unit of non-thermal microwave modification, where polymer oils are processed, then microwave energy enters the technological unit of thermal microwave modification, in which lumber is processed.

Пример 2. Сверхвысокочастотная тепловая и нетепловая обработка сена и зерна.Example 2. Microwave thermal and non-thermal processing of hay and grain.

Энергия сверхвысокой частоты от СВЧ генератора частотой 2450 МГц поступает в технологический блок нетепловой СВЧ модификации, где осуществляется обработка зерна в потоке, далее энергия сверхвысокой частоты поступает в технологический блок тепловой СВЧ модификации, в котором осуществляется обработка сена.Microwave energy from a microwave generator with a frequency of 2450 MHz enters the technological unit of non-thermal microwave modification, where grain is processed in a stream, then microwave energy enters the technological unit of thermal microwave modification, in which hay is processed.

Пример 3. Сверхвысокочастотная тепловая и нетепловая обработка молока в потоке и овощей.Example 3. Microwave thermal and non-thermal processing of milk in the flow and vegetables.

Энергия сверхвысокой частоты от СВЧ генератора частотой 2450 МГц поступает в технологический блок нетепловой СВЧ модификации, где осуществляется обработка молока в потоке, которое перекачивается насосом в стеклянной колбе, проходящей через широкие стенки волновода, далее энергия сверхвысокой частоты поступает в технологический блок тепловой СВЧ модификации, в котором осуществляется обработка овощей.Microwave energy from a microwave generator with a frequency of 2450 MHz enters the technological unit of non-thermal microwave modification, where milk is processed in a stream that is pumped by a pump in a glass flask passing through the wide walls of the waveguide, then microwave energy enters the technological unit of thermal microwave modification, in in which vegetables are processed.

В результате одновременной сверхвысокочастотной тепловой и нетепловой обработки сырья (пиломатериалы и полимерные масла, зерно и сено, молоко в потоке и овощи) обеспечивается снижение удельного энергопотребления на единицу обрабатываемого материала, а высокая экономическая эффективность обеспечивает целесообразность его применения.As a result of simultaneous ultra-high-frequency thermal and non-thermal processing of raw materials (lumber and polymer oils, grain and hay, milk in the stream and vegetables), the specific energy consumption per unit of processed material is reduced, and high economic efficiency ensures the expediency of its use.

Claims (1)

Способ сверхвысокочастотной тепловой и нетепловой обработки сырья, заключающийся в обработке материалов в поле сверхвысокочастотного излучения, отличающийся тем, что первый и второй материалы обрабатывают одновременно, причем первый материал подают в технологический блок нетепловой СВЧ-модификации через отверстия вдоль широких стенок прямоугольного волновода, а второй материал укладывают на поддон в технологический блок тепловой СВЧ-модификации посредством устройства загрузки-выгрузки.A method for microwave thermal and non-thermal processing of raw materials, which consists in processing materials in a field of microwave radiation, characterized in that the first and second materials are processed simultaneously, and the first material is fed into the technological block of non-thermal microwave modification through holes along the wide walls of a rectangular waveguide, and the second material placed on a pallet in the technological unit of thermal microwave modification by means of a loading and unloading device.
RU2021138619A 2021-12-23 Method for superhigh-frequency heat and non-heat treatment of raw materials RU2794529C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2794529C1 true RU2794529C1 (en) 2023-04-20

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2173562C2 (en) * 1998-01-16 2001-09-20 ОАО "Плутон" Device for performing combined bactericide treatment
RU86373U1 (en) * 2009-01-11 2009-08-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Саратовский государственный технический унивесритет (СГТУ) COMBINED INSTALLATION FOR MICROWAVE PROCESSING MATERIALS WITH VARIOUS DIELECTRIC PROPERTIES
RU2496291C1 (en) * 2012-05-25 2013-10-27 Государственное научное учреждение Северо-Кавказский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ СКНИИМЭСХ Россельхозакадемии) Method of disinfection of grain and seeds of agricultural crops
RU2550479C1 (en) * 2014-01-09 2015-05-10 Государственное научное учреждение Северо-Кавказский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ СКНИИМЭСХ Россельхозакадемии) Method of combined desinfection of grains and seed with use of vhf electromagnetic field
RU2744079C2 (en) * 2019-03-14 2021-03-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" Device for disinfection of bulk products

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2173562C2 (en) * 1998-01-16 2001-09-20 ОАО "Плутон" Device for performing combined bactericide treatment
RU86373U1 (en) * 2009-01-11 2009-08-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Саратовский государственный технический унивесритет (СГТУ) COMBINED INSTALLATION FOR MICROWAVE PROCESSING MATERIALS WITH VARIOUS DIELECTRIC PROPERTIES
RU2496291C1 (en) * 2012-05-25 2013-10-27 Государственное научное учреждение Северо-Кавказский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ СКНИИМЭСХ Россельхозакадемии) Method of disinfection of grain and seeds of agricultural crops
RU2550479C1 (en) * 2014-01-09 2015-05-10 Государственное научное учреждение Северо-Кавказский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ СКНИИМЭСХ Россельхозакадемии) Method of combined desinfection of grains and seed with use of vhf electromagnetic field
RU2744079C2 (en) * 2019-03-14 2021-03-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" Device for disinfection of bulk products

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2015505747A (en) System and method for efficient microwave drying of extruded honeycomb structures
US20120160840A1 (en) Wood heater with alternating microwave launch locations and enhanced heating cycles
Resch High-frequency electric current for drying of wood-historical perspectives
US20170356688A1 (en) Method and furnace for continuously heating a strip workpiece
US6675495B2 (en) Method for drying saw timber and device for implementing said method
HU209206B (en) Method and apparatus for drying wood-veneer plates and similars
RU2794529C1 (en) Method for superhigh-frequency heat and non-heat treatment of raw materials
JP2008230962A (en) Device for drying ceramic body by microwave irradiation
JP2008230962A6 (en) Equipment for drying ceramic bodies by microwave irradiation
JP5283082B2 (en) Wood drying equipment
CN107580540B (en) Device for continuously heating material
CN107932685B (en) Apparatus and method for manufacturing fibreboard or particle board
CN110701892A (en) Grain drying method and apparatus
RU95114165A (en) UNIVERSAL SUPER HIGH FREQUENCY DRYING UNIT (OPTIONS)
RU2291596C1 (en) Device for microwave processing of free-flowing and extensive materials
US10292214B2 (en) Device for heat treating products by means of microwaves and heat treatment method implementing such a device
RU2737381C1 (en) Device for microwave drying of various materials in thin layer
US6013137A (en) Process and device for treating screenings from the mechanical cleaning stage of a sewage treatment plant
KR20160135868A (en) A waveguide of Dryer using the microwave
RU2774186C1 (en) Continuous-flow hop dryer with endogenous-convective heating sources
RU2617214C1 (en) Method for wood timber vacuum drying
RU2157490C1 (en) Wood-drying plant
RU2572033C1 (en) Method of cereal products processing and device to this end
RU2806546C1 (en) Microwave convective dryer of raw materials with tiered toroidal resonators
Tukhvatullin Modernization of an existing microwave installation for microwave processing of biological substrates