Устройство для свч-обработки жидких диэлектрических материалов

 

Изобретение относится к СВЧ технике, в частности к технологическим применениям СВЧ излучения для термообработки жидких диэлектрических материалов. Изобретение предназначено для решения технических задач исключения пригорания обрабатываемого жидкого продукта на стенках рабочей камеры, улучшение равномерности и увеличения КПД нагрева. Сущность изобретения: достигается использованием вращающейся рабочей камеры в виде цилиндра или усеченного конуса, на внутреннюю поверхность которой сверху наливается обрабатываемая жидкость, удерживаемая на поверхности центробежной силой и постепенно стекающая в приемную воронку, а СВЧ мощность подается в камеру сверху через рупорный излучатель. С целью повышения эффективности и однородности нагрева предлагается также использовать камеру в форме усеченного конуса со специально выбранными размерами и углом раскрыва. 1ил.

Изобретение относится к СВЧ технике, в частности техническим применениям СВЧ излучения и может быть использовано для создания высокопроизводительных промышленных установок для СВЧ нагрева и стерилизации (пастеризации) жидкости, в том числе молока и молокопродуктов.

Известны устройства для СВЧ обработки жидких диэлектрических продуктов, содержащие отрезок волновода, запитываемый от СВЧ генератора и работающий на согласованную нагрузку, в который введены (одна или несколько) диэлектрические трубки, через которые подается нагреваемая жидкость (а. св. СССР N 1238273, кл. H 05 B 6/64, 1986, Челябинский ин-т механизации и электр. сельского х-ва).

В конструкции таких СВЧ нагревательных устройств возможно, например, использование различных конфигураций ввода диэлектрических трубок в волновод, а также и конфигураций этих трубок [1] Основными проблемами при осуществлении СВЧ обработки жидких продуктов из диэлектрических материалов, особенно молока и молокопродуктов, в данных конструкциях являются их пригорание в местах контакта с диэлектрическими материалами (диэлектрическими трубами) и неравномерность нагрева. Эти конструкции также имеют низкую эффективность нагрева, (невысокий КПД) так как мощность уходит в нагрузку.

Известны также конструкции, в которых для увеличения эффективности нагрева СВЧ мощность подается от генератора через волновод и рупор в полую диэлектрическую трубу, образующую многоводный отрезок волновода, вставленный в нагревательную камеру, заполненную жидкостью, нагрев которой происходит на внешней поверхности этой трубы (а. св. СССР N 1107350, кл. H 05 B 6/64, 1984, МЭИ).

Во всех названных конструкциях нагрев жидкости происходит на поверхностях раздела диэлектрик-жидкость, где возможно пригорание и разложение жидкости. Изобретение предназначено для предотвращения этого эффекта путем исключения контакта жидкого продукта со стенками в месте нагрева и тем самым возможности его пригорания, решения задачи обеспечения равномерности, повышения эффективности и обеспечения непрерывности его нагрева. Сущность изобретения состоит в нагреве жидкости через ее поверхность контактирующую с воздухом и образованную под действием центробежной силы, сил тяжести и поверхностного натяжения во вращающейся камере.

Для этого установка для СВЧ обработки жидких диэлектрических продуктов содержит подвижную рабочую камеру 4, имеющую форму цилиндра или усеченного конуса, расположенный сверху источник СВЧ мощности 1 (магнетрон), соединенный отрезком волновода 2 с излучателем 3.

Конкретная реализация устройства поясняется чертежом, где 1 магнетрон; 2 отрезок волновода; 3 рупор; 4 рабочая камера; 5 сливная воронка; 6 - заливное устройство.

Рабочая камера заявляемого устройства при подаче жидкого диэлектрического продукта представляет собой сверхразмерный металлодиэлектрический волновод типа "полый канал в диэлектрике", нагрев продукта в котором происходит в приповерхностном слое жидкости на границе воздух-жидкость.

Устройство работает следующим образом: на внутреннюю боковую поверхность вращающейся рабочей камеры 4 с помощью заливного устройства 6 разливается обрабатываемый жидкий продукт, прижимающийся к поверхности камеры центробежной силой, а СВЧ мощность подается от расположенного сверху камеры на оси вращения источника 1 через отрезок волновода 2 и излучатель (рупор) 3. Толщина захваченного вращающейся поверхностью камеры слоя жидкости регулируется ее расходом и скоростью вращения камеры и выбирается достаточной для подавления СВЧ волны на стенках камеры, что исключает подгорание продукта. Под действием силы тяжести жидкий продукт стекает по стенкам камеры в воронку и далее в приемный резервуар, нагревается до заданной температуры. Перемешивание жидкости осуществляется за счет различия ее скорости по глубине. В целях повышения эффективности (КПД) нагрева и уменьшения высоты рабочей камеры она может быть выполнена в виде усеченного конуса, угол раскрыва которого выбирается из условия равномерности нагрева жидкости по высоте камеры.

Источники информации 1. СССР N 1238273 МКИ H 05 B 6/64, пр. 20.01.83, публикация 15.06.86, Челябинский и-т механизации и эллектр. сельского х-ва.

2. СССР N 1107350 МКИ H 05 B 6/64, пр. 20.12.82, публикация 07.08.84, МЭИ.

Формула изобретения

Устройство для СВЧ-обработки жидких диэлектрических материалов, содержащее рабочую камеру, источник СВЧ-мощности, соединенный с излучающим элементом в виде рупора, отличающееся тем, что рабочая камера выполнена в форме цилиндра или усеченного конуса, установлена с возможностью вращения вокруг вертикальной оси и представляет собой сверхразмерный волновод, согласованный с источником СВЧ-мощности посредством рупора, в верхней части рабочей камеры установлены патрубки для розлива под давлением жидкого диэлектрического материала на внутреннюю стенку рабочей камеры, а скорость вращения рабочей камеры выбрана из условия образования потока в виде прилегающего к внутренней поверхности рабочей камеры слоя жидкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1