Форум Лаборатории Альтернативной Истории

Да, на графике сухих образцов у них разница до семи-восьми порядков, но в результатах исследований они пишут более осторожно, и к чему бы ни относились приведенные мной (и Вами) цифры, но это не я, а автор статьи характеризует эти цифры как наиболее проявляющуюся (?) аномалию в температурных зависимостях сопротивления. Возможно, здесь я не совсем верно понял слово "аномалия", не знаю.

Просто, я в других статьях встречал упоминание о гораздо большем сопротивлении магматических расплавов, порядка нескольких тысяч Ом*м. Так что это, вообще говоря, не принципиально, меня больше интересует технология или если хотите конструкция установки для подобного подогрева.

А статью я прочитал очень внимательно, это Вы зря.

_________________
Владимир

http://planetadisser.com/see/dis_40534.html
Прекрасный обзор но как принято за деньги есть и по конструкции.

Тема: Интенсификация химических процессов воздействием микроволнового излучения
Содержание
Содержание
Введение 4
Глава 1. Краткая история применения микроволнового излучения
в различных областях науки и промышленности 9
1.1. Основы микроволнового нагрева 9
1.2. Начало и развитие работ по созданию микроволновых установок
для лабораторных исследований и промышленных процессов 14
1.2.1. Микроволновая спектроскопия 20
1.2.2. Лабораторные микроволновые установки для химического эксперимента 23
1.2.2.1. Применение в химическом эксперименте бытовых микроволновых печей 24
1.2.2.2. Совершенствование микроволновой техники для химического эксперимента 24
1.2.2.2.1. Установка непрерывного действия 25
1.2.2.2.2. Установка периодического действия 26
1.2.2.3. Использование в химическом эксперименте микроволновых минерализаторов 28
1.2.2.4. Микроволновые установки для пробоподготовки 29
1.2.2.5. Реакционные сосуды и средства измерения для химического эксперимента 32
1.2.3. Микроволновые реакционные устройства для процессов химии и 36
нефтехимии
1.2.3.1 Сушильные микроволновые установки и установка регенерации цеолитов 36
1.2.3.1.1. Микроволновая установка для сушки минеральных солей 38
1.2.3.1.2. Реактор для регенерации цеолитов 40 1.2.3.2. Термокаталитические процессы с применением микроволнового излучения 42
3
1.2.3.3. Микроволновая установка для обжига известняка 48
1.2.3.4. Процессы испарения и подготовки пара с использованием энергии микроволн 51
1.2.3.4.1. Устройство для испарения жидких сред 51
1.2.3.4.2. Устройство для подготовки перегретого пара 53 1.2.4. Микроволновая обработка грунтов 55 Глава 2. Микроволновое излучение и интенсификации химических
реакций 57
2.1. Методы микроволнового органического синтеза 57
2.1.1. Микроволновый синтез в условиях атмосферного давления 58
2.1.2. Микроволновый синтез в условиях повышенного давления 59
2.1.3. Твердофазные реакции и реакции с носителями 59
2.1.4. Метод активатора 60
2.2. Обзор микроволновых органических реакций 61
2.3. Микроволновый синтез металлорганических и неорганических соединений 97
2.3.1. Металлорганический синтез 99
2.4. Обсуждение микроволновых эффектов 100 Глава 3. Экспериментальная часть 109
3.1. Синтез 4-фенил- и 4-метил-4-фенил-1,3-Диоксана 109
3.2. Синтез 1-фенилпропан-1,3-диола 112
3.3. Синтез ацетата коричного спирта 116 Выводы 118 Список цитируемой литературы 120 Приложения
Приложение А 138
Приложение В 139
Введение
ВВЕДЕНИЕ
Микроволновым излучением (МВИ) называют диапазон частот 300 ГГц-300 МГц (длина волны от 1 мм до 1 м) в электромагнитном спектре расположенный между инфракрасными и радиочастотами [1]. Международным соглашением для использования в бытовой и промышленной нагревательной аппаратуре регламентирован ряд частот: 915, 2450, 5800, 22125 МГц [2]. В большинстве микроволновых установок используется частота 2450 МГц, на которой работают бытовые микроволновые печи.
Термин «микроволны» был заимствован из зарубежной литературы и стал использоваться в последние годы гораздо чаще, чем ранее употребляемый термин «сверхвысокая частота» или «СВЧ», относящийся к тому же диапазону частот.
К настоящему времени человечеством накоплен большой опыт по использованию МВИ в различных областях науки, техники и в быту. В России и за рубежом изданы книги [3-5], обзоры, научные статьи, посвященные отдельным вопросам использования МВИ в науке и промышленности. Ежегодно в США и других странах проводятся конференции по проблемам микроволновой химии, издается специализированный журнал «Journal of Microwave Power and Electromagnetic Energy», в котором освещаются вопросы применения микроволн в различных областях химии.
Однако, большинство научных публикаций, особенно в области микроволновой химии, носит фрагментарный характер. Существует оторванность исследований в микроволновом синтезе от практики. Малоизвестны новейшие разработки микроволновых установок лабораторного и промышленного масштаба. До сих пор окончательно не решен вопрос о влиянии волн микроволнового диапазона на организм человека и окружающую среду. Несмотря на большой объем научных публикаций об ускорении химических реакций при микроволновом нагреве реакционных смесей, появившийся в течение последнего деся-
5
тилетия, остается до конца не ясной причина этого ускорения; публикуются различные, иногда противоречивые сведения по этой проблеме.
К сожалению, неоспорим тот факт, что в России исследованиям в области микроволновой химии и вопросам разработки микроволновых установок уделяется гораздо меньшее внимание, чем за рубежом. Изданные за рубежом монографии ввиду ограниченности их тиража и ряда других причин, практически недоступны для российских исследователей.
Актуальность темы:
Для создания новейших ресурсо- и энергосберегающих, экологически безопасных технологий применение МВИ представляется одним из перспек-тивнейших направлений развития науки и техники. Впервые генераторы сверхвысоких частот были разработаны для систем радиолокации. В конце 1930-х гг. ленинградскими физиками под руководством Д. А. Рожанского и Ю. Б. Кобзарева были разработаны принципы импульсной радиолокации и построены первые радиолокационные станции. В 1940-70 гг. инженерами многих стран (Великобритании, СССР, США, Японии и др.) в конструкцию магнетрона было внесено множество изменений, для систем радиолокации разработано более тысячи типов многорезонаторных магнетронов и построены специализированные промышленные предприятия по производству магнетронов в России и за рубежом.
В современной истории науки и техники микроволновое воздействие прошло необычный путь - от оборонной промышленности, минуя другие отрасли хозяйства, в бытовую технику, лишь затем — в науку и промышленность. В настоящее время интенсификация под воздействием МВИ применяется во многих промышленных процессах: сушки пищевых продуктов, сушки и склеивания древесины, производстве фарфоровых и фаянсовых изделий, в строительстве, при разработке нефтяных месторождений.
Нагрев МВИ отличается высокой скоростью и большой эффективностью. Применение энергии микроволн взамен используемых в настоящее время большинстве технологических установок теплоносителей позволяет
6
значительно упростить технологическую схему, исключив все процессы и аппараты, связанные с подготовкой теплоносителя, а также вредные выбросы в атмосферу. Проведение исследований, связанных с определением аспектов воздействия МВИ на протекание ряда химических и нефтехимических процессов, является важным и актуальным направлением интенсификации этих процессов, как на лабораторном уровне, так и в промышленном масштабе.
Диссертационная работа выполнена в соответствии: с Научно-технической программой «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» (подпрограммой «Химия и химические продукты», приказы Минобразования России от 16.06.2000 г., №1788; 12.09.2000 г., № 2617), с Государственной научно-технической программой Академии наук Республики Башкортостан № 4 «Наукоемкие химические технологии, малотоннажная химия и препараты с заданными свойствами», Федеральной целевой программой «Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальной науки на 2002-2006 годы» (решение Министерства образования Российской Федерации и Российской Академии наук от 24.04.2001 г., № 1812/29).
Цель работы:
- исследование этапов создания и совершенствования микроволновой техники;
- анализ эффективности использования микроволновой энергии в ряде процессов и аппаратов химии и нефтехимии;
- обобщение, анализ и сопоставление результатов химических реакций разных классов, полученных с использованием микроволнового и термического способов нагрева реакционных смесей;
- систематизация органических реакций, проведенных под воздействием микроволнового излучения по типам химических превращений;
- экспериментальные исследования воздействия МВИ на синтез 4-фенил- и 4-метил-4-фенил-1,3-диоксана, 1-фенилпропан-1,3-диола, ацетата коричного спирта.
7
Научная новизна работы:
Впервые обобщены и систематизированы в хронологической последовательности сведения по созданию и совершенствованию микроволновой техники, используемой в различных областях науки (органический и неорганический синтез, пробоподготовка, микроволновая спектроскопия) и промышленности. Показана эффективность использования микроволнового нагрева в ряде процессов химической и нефтехимической технологии: дегидрировании углеводородов, сушке химических сред, обжиге известняка, регенерации цеолитов, пароподготовке.
Впервые обобщены и систематизированы по типам химических превращений результаты синтеза органических соединений под воздействием МВИ в качестве источника энергии, сопоставлены результаты химических реакций в условиях обычного (термического) и микроволнового нагрева, на основании чего показана эффективность использования микроволнового нагрева, заключающаяся в сокращении продолжительности реакций до 1000 и более раз, увеличении селективности процессов и выхода целевых продуктов.
Впервые показано, что использование микроволнового нагрева позволяет сократить продолжительность синтеза, повысить селективность, уменьшить смолообразование в реакциях получения 4-фенил- и 4-метил-4-фе-нил-1,3-диоксана, 1-фенилпропан-1,3-диола, ацетата коричного спирта.
Практическая значимость:
На основе проведенных исследований показано, что использование микроволновой энергии по сравнению с традиционными (термическими) способами нагрева является выгодным в экономическом и экологическом аспектах, поэтому обобщенный и систематизированный материал будет полезен при разработке новых перспективных процессов и аппаратов химии и химической технологии, основанных на использовании МВИ в качестве источника энергии.
Материалы исследования используются при чтении лекций и при проведении лабораторного практикума по предмету «Органическая химия» у
8
студентов технологического факультета Уфимского государственного нефтяного технического университета и факультета химической технологии и экологии сервиса Уфимского государственного института сервиса.
Диссертация изложена на 139 стр. машинописного текста, включая 41 табл., 20 рис. и состоит из 3 глав, выводов и списка цитируемой литературы. Список литературы состоит из 271 наименования. Во введении кратко изложена актуальность темы, ее научная новизна, практическая значимость, цель работы. В первой главе изложены современные представления о процессе микроволнового нагрева, рассмотрены в историческом аспекте вопросы создания и применения микроволн в различных областях науки, приводятся примеры микроволновых лабораторных установок, предназначенных для осуществления таких процессов, как лабораторный химический синтез, пробоподготовка образцов различного происхождения к анализу. Кратко рассмотрена история создания микроволновых спектрометров в России. Рассмотрен ряд промышленных микроволновых реакционных устройств и процессов химии и нефтехимии, разработанных с использованием МВИ в качестве источника энергии. Показаны особенности протекания процессов в условиях микроволнового нагрева, преимущества использования этого вида энергии по сравнению с традиционными способами нагрева. Вторая глава посвящена вопросам применения МВИ в органическом синтезе. В ней рассматриваются практические приемы использования микроволновой энергии для нагрева реакционных смесей, приводятся систематизированные по типам превращений примеры микроволновых реакций, обсуждаются причины ускорения реакций в условиях микроволнового нагрева. В третьей главе изложены результаты экспериментальных исследований влияния микроволнового нагрева на синтез 4-фенил- и 4-метил-4-фенил-1,3-диоксана, 1-фенилпропан-1,3-диола, ацетата коричного спирта.
9
ГЛАВА 1. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ ПРИМЕНЕНИЯ МИКРОВОЛНОВОГО
ИЗЛУЧЕНИЯ В РАЗЛИЧНЫХ ОБЛАСТЯХ
НАУКИ И ПРОМЫШЛЕННОСТИ
1.1. Особенности микроволнового нагрева
Для традиционных (термических) способов нагрева характерна передача тепла в объем вещества с его поверхности посредством теплопроводности и конвекции. Нагрев вещества традиционными способами при противопоставлении его микроволновому называют термическим, что не совсем корректно, так как микроволновый нагрев по сути тоже является термическим, однако терминология в этой области еще недостаточно отработана и не найдено термина для обозначения традиционного способа нагрева. Если теплопроводность объекта низка, что имеет место у диэлектриков, то нагрев происходит очень медленно, с локальным перегревом поверхности. В случае воздействия МВИ на диэлектрик нагрев происходит «изнутри» одновременно по всему объему образца за счет создания эффекта диэлектрических потерь*. Поэтому нагрев МВИ называют также диэлектрическим нагревом. Не вдаваясь подробно в сложное математическое описание теории диэлектрического нагрева, остановимся на основных ее положениях для понимания сути явлений, происходящих при нагреве диэлектриков в микроволновом поле.
В отсутствии внешнего электрического поля молекулы диэлектрика находятся в хаотическом движении. При наложении внешнего электрического поля электростатические силы будут стремиться выровнять дипольные молекулы вдоль силовых линий поля.
Суммарный диэлектрический нагрев будет складываться из двух видов потерь - это потери на электропроводность, когда в диэлектрике или в реакционной смеси присутствуют подвижные свободные ионы, которые, перемещаясь в
* Термин «потери» неточен, поскольку он обозначает полезное тепло, полученное при нагреве микроволнами.
10
направлении силовых линий электрического поля, сталкиваются со встречными молекулами, преобразуя тем самым электрическую энергию в тепловую. Релаксационные потери связаны с ориентацией дипольных молекул по направлению силовых линий электрического поля [6].
При частоте излучения 2450 МГц поле пульсирует 2-109 раз/с и ответные колебания диполей, которые стремятся следовать за переменным электрическим полем и которым приходится преодолевать сопротивление других молекул и сталкиваться с ними, приводят к повышению температуры. Таким образом, нагрев происходит одновременно по всему объему вещества с учетом глубины проникновения МВИ в диэлектрик (табл. 1) [7, 8]. Данный вид поляризации оказывает наибольшее влияние на процесс микроволнового нагрева, так как время релаксации диэлектрической поляризации имеет тот же порядок, как и период колебаний электромагнитного поля микроволнового диапазона.
Таблица 1 Глубина проникновения МВИ в диэлектрики (20-25 °С) [7]
Вещество- Глубина проникновения, см, при частоте, Гц
433 915 2450
Вода 70,5 23,4 3,5
Метанол 33,0 7,8 1,4
Стекло 4600 2180 840
Титанат бария п,з 3,5 0,6
Кроме диэлектрической (ориентационной) поляризации при наложении высокочастотного электрического поля различают атомную, электронную и структурную виды поляризации. Атомная поляризация обусловлена смещением электронов относительно атома, электронная - смещением атомов относительно друг друга. Вклад этих составляющих в суммарный диэлектрический нагрев незначителен, так как время релаксации данных видов поляризации меньше периода колебания МВИ. Структурная поляризация (эффект Максвелла-Вагнера) имеет место на границе раздела неоднородных сред [1,9].
В настоящее время в литературе можно найти данные по глубинам проникновения для наиболее простых и распространенных веществ. Нахождение
11
глубин проникновения является довольно трудоемкой задачей, требующей знания электрофизических свойств веществ, поэтому при рассмотрении различных технологических сред, как правило, сложных по своему химическому составу и физически неоднородных, необходимо проведение специальных экспериментов по нахождению глубин проникновения МВИ в различные среды [10].
Способность вещества запасать потенциальную энергию под действием электрического поля характеризуется диэлектрической постоянной а'. Коэффициент диэлектрических потерь е" выражает эффективность, с которой поглощенная энергия трансформируется в тепло. Величина tgS (тангенс угла диэлектрических потерь или коэффициент рассеяния) является удобным параметром для сравнения способности различных материалов трансформировать микроволновую энергию в тепло при данной частоте излучения и температуре.
Величины е' и е" зависят от частоты электромагнитного излучения и температуры [1]. У большинства диэлектриков величина tgd имеет максимум в микроволновом диапазоне.
Темп микроволнового нагрева определяется уравнением (2), из которого видно, что при фиксированной частоте излучения он определяется электрофизическими характеристиками вещества и мощностью налагаемого поля.
dT const-?"-f-E2
=
lf р-ср •
где/- частота излучения, Гц; Е - напряженность поля, В/м; р— плотность вещества, кг/м3; Ср - теплоемкость вещества, кДж/кг-К.
Диэлектрические характеристики множества диэлектриков, наиболее широко применяемых в науке и промышленности, приводятся в справочниках, например в [11]. Примеры диэлектрических характеристик ряда растворителей приведены в табл. 2 [1], ряда диэлектрических материалов в табл. 3 [6].
12
Из табл. 4 видно, что диэлектрики с низким значением tg 5, например фторопласт, практически не подвергаются микроволновому нагреву и могут использоваться в качестве материалов для изготовления реакционных сосудов при проведении химических реакций в микроволновой печи.
Величина тепловой энергии, выделяющаяся в единицу времени в единице объема, определяется по формуле (3), из которой видно, что количество выделенной энергии зависит от диэлектрических свойств объекта, частоты и напряженности электрического поля.
= 0,555-10
-14
(3)
Пределом увеличения напряженности электрического поля является тепловая и электрическая прочность объекта, а с увеличением частоты уменьшается глубина проникновения МВИ в диэлектрик.
Таблица 2 Диэлектрическая постоянная растворителей (25 °С, 2450 МГц)
Растворитель sr Растворитель
N-метилформамид 182,4 Пентанол-2 15,4
Вода 78,5 Пентанол-1 13,9
ДМСО 47,0 Гексанол-1 13,3
Ацетонитрил 37,5 Уксусная кислота 6,2
ДМФА 36,7 Этилацетат 6,0
Метанол 32,6 н-Пропилацетат 5,6
Диэтиленгликоль 31,7 Хлороформ 4,8
Этанол 24,6 Пропановая кислота 3,3
Ацетон 20,7 я-Ксилол 2,3
Пропанол-1 20,1 1,4-Диоксан 2,2
Бутанол-2 18,5 Бензол 2,3
Бутанол-1 17,8 к-Гексан 1,9
Кроме объемного теплового эффекта большим преимуществом микроволнового нагрева перед термическим является его высокая скорость, о которой можно судить, например, по величинам температур, полученных при нагреве растворителей объемом 50 мл в микроволновой печи в течение 1 мин (табл. 4) [1]. Скорость нагрева образца в микроволновой печи кроме диэлектрических
13 характеристик зависит также от его теплоемкости, объема, мощности магне-
трона.
Характеристики диэлектриков
Таблица 3
Диэлектрик е' Кб
Винипласт 4,0 0,02
Гетинакс 7,5 0,015
Капрон 4,5 0,06-0,1
Кварц плавленый 3,8 0,0001
Нейлон 4,6 0,04
Пластмассы Э1-340-02, Э2-330-02, Э8-361-63, Э9-342-73, Э10-342-63,Э11-342-63,315-121-02 7,5-9,5 0,08
Пластмассы ЭЗ-340-65, Э4-100-30, Э5-101-30, 36-014-30 6,0-8,0 0,01-0,012
Плексиглас 2,61 0,0084
Полистирол 2,55 0,0005
Полиэтилен 2,26 0,0004
Сапфир 11,0 0,000026
Слюда 5,4 0,0003
Стекло С5-1 3,8 0,0001
Стекло С63-1 12,0 0,0131
Текстолит 3,67 0,06
Фарфор 5,7 0,009
Фреон-215 2,76 6,0
Фторопласт-4 (тефлон) 2,0 0,0003
Эбонит 2,67 0,006
Электрофарфор 5,0-8,0 0,025
Эпоксидный компаунд Д1 4,0 0,02
Таблица 4
Температура растворителей (У=50мл) при микроволновом нагреве (560 Вт, 2450 МГц)
Растворитель Т,°С Т °С 1 кип.» ^
1 2 3
Вода 81 100
Метанол 65 65
Этанол 78 78
Пропанол-1 98 97
Бутанол-1 109 117
Пентанол-1 106 137
Гексанол-1 92 158
14
1 2 3
Уксусная кислота ПО 119
Хлороформ 49 61
Ацетон 56 56
Этилацетат 73 77
ДМФА 131 153
Диэтиловый эфир 32 35
Гексан 25 68
Гептан 26 98
Четыреххлористый углерод 28 77
1.2. Начало и развитие работ по созданию микроволновых установок для лабораторных исследований и промышленных процессов
В настоящее время спектр применения МВИ необычайно широк - от бытовых микроволновых печей до радиолокационной и радионавигационной техники [12, 13].
В конце 1930-х гг. ленинградскими физиками под руководством Д. А. Рожанского и Ю. Б. Кобзарева были разработаны принципы импульсной радиолокации и построены первые радиолокационные станции для обнаружения авиации противника [14]. В Великобритании учеными Randall и Booth в Бирмингемском университете во время II Мировой войны при разработке радарных установок был создан однорезонаторный микроволновый генератор [1].
Термин «магнетрон» был введен в употребление американским физиком А. Халлом, который впервые опубликовал в 1921 г. результаты теоретических и экспериментальных исследований работы магнетрона и предложил ряд его конструкций. В 1940-70-е гг. инженерами многих стран (Великобритании, СССР, США, Японии и др.) в конструкцию магнетрона было внесено множество изменений, для систем радиолокации разработано более тысячи типов многорезона-торных магнетронов [14] и построены специализированные промышленные предприятия по производству магнетронов в России и за рубежом.
Стоит отметить интересный факт: из области военной техники МВИ «перешло» в сферу потребления, минуя науку и промышленность. В 1945 г. американский инженер П. Спенсер, работая на лабораторной радарной установке,
15
случайно обнаружил тепловое действие микроволн. Спенсеру принадлежит патент на создание первой микроволновой печи, предназначенной для приготовления пищи. Производство крупногабаритных микроволновых печей, которые использовались главным образом в ресторанах и для размораживания продуктов, началось в США в 1949 г. В 1962 г. японская фирма «Sharp» приступила к массовому производству микроволновых печей бытового назначения [1].
Принципиальная схема микроволновой установки включает генератор электромагнитного излучения (чаще всего магнетрон), волновод, камеру для нагрева или резонатор, систему вентиляции и охлаждения магнетрона и камеры, систему защиты от избыточного излучения, систему измерительных приборов и блок управления. Принципиальная схема устройства современной бытовой микроволновой печи показана на рис. 1.
Выход охлажденного воздуха
10
Рис. 1. Устройство бытовой микроволновой печи
1 - защитная решетка, 2 - лампа, 3 - диссектор, 4 - ввод МВИ, 5 - антенна
магнетрона, 6 - волновод, 7 - вентилятор, 8 - магнетрон, 9 - высоковольтный
конденсатор, 10 - трансформатор, 11 - блокировка дверцы,
12 - микроволновая камера
Магнетрон (от греч. magnetis - магнит и электрон) - генераторный, вакуумный диод, в котором движение электронов происходит в скрещенных электрическом и магнитном полях. По мере нагрева катода происходит эмиссия электронов, которые движутся по сложной траектории между катодом и ано-
16
дом. Анод состоит из четного количества резонаторов, каждый из которых работает как настроенный в резонанс колебательный контур. Искровой зазор, параллельный основанию каждого резонатора, ведет себя как емкостное сопротивление. Таким образом, анод представляет собой последовательное соединение контуров, которые настраиваются на колебания определенной частоты или их гармоник. Сильное магнитное поле направлено перпендикулярно плоскости траектории электронов. Двигаясь в нем, электроны проходят около щелей резонатора, индуцируя заряды в настроенном контуре, которые суммируются в колебания резонатора. Этот процесс накопления энергии длится до тех пор, пока колебания не достигнут достаточно высокой амплитуды. Из потребляемой магнетроном энергии около половины расходуется на излучение, остальная часть рассеивается в окружающую среду в виде тепла [6]. Схематично магнетрон показан на рис. 2. В настоящее время отечественной промышленностью выпускается магнетроны с выходной мощностью от 1 до 25 кВт.
Рис. 2. Схематичное изображение магнетрона
1 - антенна, 2 - анод, 3 - подвижные крепительные планки, 4 - нить накала катода, 5 - анодная лопатка, 6 - резонатор
Волновод, представляющий собой полую металлическую трубу круглого или прямоугольного сечения, предназначен для передачи электромагнитной энергии от магнетрона к потребителю. Минимальная частота, с которой может распространяться электромагнитная энергия, зависит от размеров прямоугольной диагональной секции волновода:
/
17
(4)
где с — скорость распространения волны, м/с;/— частота электромагнитных колебаний, Гц; d- наибольший размер прямоугольной секции волновода, м.
Микроволновые установки могут представлять собой систему с ограниченным и неограниченным объемом. Рабочую камеру микроволновой установки называют также резонатором. В простейшем случае резонатор может представлять собой часть волновода, ограниченного металлической поверхностью. Резонаторы подразделяют на группы по следующим признакам: пространственный, когда длина волны соизмерима или много больше характерных размеров резонатора, ограниченные - когда энергия накапливается в физически ограниченном объеме и неограниченные, когда накопление энергии происходит в открытом пространстве. По характеру распределения электромагнитных волн их подразделяют на резонаторы с бегущей волной и резонаторы со стоячей волной. Камера традиционной бытовой микроволновой печи представляет собой объем, ограниченный поверхностью из шлифованного металла. МВИ, поступающее в камеру нагрева, частично поглощается образцом, частично отражается от стенок камеры. Тип распределение энергии может быть мультимодо-вым (multymode) и мономодовым (monomode) (рис. 3) [15].
Чу
< МВИ П
/ / / _2_
--$
мономодовая система
мультимодовая система
Рис. 3. Типы распределения микроволновой энергии
1- магнетрон, 2 — волновод, 3 — объект
Тип работы: Диссертация
Год: 2003
Страниц: 139
Стоимость: 800 рублей

см также
http://www.ogbus.ru/authors/Shavshukova ... kova_1.pdf

Да и в первом случае ссылки наверное было бы достаточно.

Но я все-таки позволю себе остаться при своем мнении, працивилизация в плавильных установках использовала не СВЧ диапазон.

_________________
Владимир

А вот так можно синтезировать сверхтвердые материалы для механической обработки подогретого для ускорения обработки гранита или базальта


http://www.tech-db.ru/ISTC/sc.nsf/html- ... 27&lang=ruКраткое описание проекта

Целью проекта является разработка технологии изготовления керамических изделий из реакционно-связанного нитрида кремния путем азотирования кремниевого порошка и последующего спекания с использованием микроволнового излучения. В проекте также преследуется цель создания процесса, основанного на утилизации кремниевых отходов промышленных предприятий Киргизской Республики.

Современное развитие технологии диктует необходимость создания материалов, способных работать в экстремальных условиях, зачастую сочетающих высокую температуру, повышенные механические нагрузки, наличие агрессивных сред. Одними из наиболее перспективных материалов для подобных применений являются керамические и композиционные нитридные и карбидные материалы благодаря их способности к сохранению высокой механической прочности при температурах свыше 1000 °С и химической инертности. Наиболее эффективной в техническом, экономическом и экологическом плане является технология промышленного изготовления изделий из реакционно-связанного нитрида кремния (РСНК), основанная на приготовлении изделий из смеси порошков кремния и активаторов спекания, азотирования кремния, т.е. химическом его превращении в нитрид кремния и последующем спекании нитрида кремния. Однако при использовании традиционных методов термической обработки развитие производства изделий из РСНК сдерживается большой длительностью процесса азотирования (как правило, процесс полного азотирования длится несколько суток) и двухступенчатостью процесса получения Si3N4 – керамики (азотирование при температурах 1150-1450 °С и последующее спекание при температурах 1750-1800 °С). Разработка новых методов, свободных от перечисленных недостатков, представляется актуальной, особенно для регионов, имеющих большие запасы кремниевых отходов, которые могут с успехом использоваться в качестве сырья для изготовления РСНК.

Результаты последних исследований, проведенных главным образом в США, Японии и России, свидетельствует о высокой перспективности использования микроволнового нагрева в процессах азотирования кремния и спекания РСНК. Как известно, основная особенность использования микроволновой энергии в технологических процессах заключается в возможности объемного нагрева материалов микроволновым излучением. Эта особенность играет особую роль в процессах с участием твердых пористых материалов и газовой фазы, к которым относится азотирование кремния и последующее спекание РСНК. При традиционном нагреве с поверхности изделия уплотнение материала при азотировании к частичному закрытию пор вблизи поверхности и препятствует прохождению газообразного азота в глубину материала. Процесс, основанный на микроволновом нагреве, свободен от этого недостатка, так как фронт реакции азотирования идет изнутри, где температура максимальна, к поверхности изделия. Такая специфика процесса позволяет значительно сократить время процесса азотирования, а также получить конечные материалы с более высокой плотностью. Данные выводы подтверждаются результатами экспериментов по азотированию кремния в условиях микроволнового нагрева, выполненных как в США, так и соавторами проекта в России. В экспериментах также показано, что при использовании микроволнового нагрева может быть успешно реализован одностадийный процесс получения изделий из нитрида кремния в результате проведения непрерывных операций азотирования и высокотемпературного спекания полученного РСНК. Несмотря на то, что время процесса на порядок меньше, материалы, полученные при микроволновом нагреве, не только не уступают по механическим свойствам материалам, изготовленным по традиционной технологии, но даже превосходят их по такому важному для эксплуатации параметру, как трещиностойкость.

В ходе выполнения проекта МНТЦ № 364-96 соавторы представляемого Предложения показали, что использование излучения миллиметрового диапазона (частоты 24 ГГц и выше) обеспечивают целый ряд преимуществ, особенно существенных с точки зрения практической реализации микроволновых технологий получения и спекания РСНК:

– При переходе к частоте излучения 30 ГГц характерное время азотирования уменьшилось до 4-4.5 часов (для частоты 0.45 ГГц сообщалось время 12-15 часов).

– Вследствие увеличения поглощательной способности материалов с частотой излучения, на частотах излучения порядка 30 ГГц оказывается возможным эффективный СВЧ-нагрев материалов без использования каких-либо дополнительных поглотителей СВЧ-излучения. Присутствие СВЧ-поглощающих углеродосодержащих материалов в реакционной камере при получении или спекании Si3N4 – керамики крайне нежелательно, поскольку ведет к ухудшению ее физико-механических свойств.

– В сверхмногомодовых камерах, запитываемых излучением миллиметрового диапазона, достижима значительно более высокая степень однородности распределения микроволновой энергии. Это открывает возможности для реализации высокопроизводительных процессов при одновременной загрузке в реактор большого количества изделий.

Коллектив авторов предлагаемого проекта обладает многолетним опытом как в области проблем материаловедения и создания новых материалов, так и создания специализированного оборудования для обработки материалов СВЧ-излучением. Результатом многолетней работы научной группы ИПФ стало создание первых в мире гиротронных систем, предназначенных для решения задач материаловедения, основанных на объемном нагреве. В результате авторы располагают не имеющим мировых аналогов комплексом гиротронных систем с параметрами 30 ГГц – 20 кВт в непрерывном режиме. Участниками проекта выполнены многочисленные экспериментальные и теоретические работы по исследованию физических основ СВЧ высокотемпературной обработки материалов, разработана технология изготовления термостойких изделий из нитридокремниевой керамики на основе отходов монокристаллического кремния.

Мнение это хорошо, а поделиться с народом.

Да теперь о длиннотах, В чем главное отличие любителя от профессионала. В том, что у профессионала систематическое образование. На форуме масса умных, опытных и тд участников. Знания у всех правда разные и без своего рода самоподготовки беседы переходят в пустой обмен искаженными представлениями. Для взаимопонимания иногда требуются своего рода обзорная информация по состоянию дел на текущий момент, которая в автореферате присутствует полностью, даже в оглавлении, на то он и автореферат . Если не удобно читать, то к авторам форума. Если не читать, то так можно и остаться с илюзией, что СВЧ применяют только мощными импульсами или разогревают кур. Если не обратить внимание длиннотой основная масса не будет читать вообще, поскольку читабельно несколько строчек. Интересующимся СВЧ технологиями предложение отложить амбиции и спокойно поизучать возможности технологии, не только между двумя кликами мышкой, а покопавшись в глубинах интернета.

Что касается СВЧ, грнита и древних строителей, то вопрос состоит из нескольких составляющих. Первое может ли СВЧ вообще что то греть кроме кур. Ответ может. Второе может ли греть породу и в каких условиях .Ответ может. Третье можно ли на основе имеющихся представлений создать технологию для лепки из разогретых блоков подобия стенок. Мое мнение можно. Четвертое есть ли признаки тепловой обработки на материалах относимых к древним постройкам. Мое мнение есть. Пятое есть ли альтернативные способы получить аналогичные следы применяя другую методику нагрева. Есть но менее удобные. Шестое Могли ли древние Египтяне применять любой из вышеобсуждавщихся методов нагрева. Мнение нет по энергетическим причинам. Если эти следы оставили не египтяне то какой способ нагрева могли применять носители высоких технологий учитывая отсутсвие каких либо следов аналогичных современной промышленности с ее отходами. Мое мнение наиболее технологичный коим СВЧ и является. Ну и каковы ответы на эти вопросы у Вас. С аргументами.

Вот мое мнение, почему они скорее всего не применяли нагрев электромагнитным излучением микроволнового диапазона:

- большое электро-сопротивление среды на этих частотах, нагрев за счет вихревых токов не эффективен;

- сложность обеспечить прогрев по всей глубине блока, чем выше частота, тем более поверхностный нагрев объекта;

- сравнительно низкий КПД установок СВЧ диапазона, загоняем киловатт-часы, получаем калорийность в соответствии десяткам ватт-часов;

- ну и наконец, если мы с ними физически похожи, то при таких мощностях нужна основательная защита от излучения, что не всегда способствует техпроцессу.

На мой взгляд как-то это не идет к портрету богов, хотя я понимаю, что логика у меня не ихняя, возможно я не прав.

А вот, что по-моему мнению, они могли применять более эффективно, здесь правда нет полной ясности, но ведь я у зеленых человечков не обучался, конкурс у них великоват.
Могли быть два варианта:

Вариант 1. Разогрев за счет обычного постоянного тока, но при этом электро-потенциал в блоках создавался не электродами, а сразу по всему объему. Как? В деталях не скажу, но как мы знаем, чисто электрического поля не существует, как и магнитного. Есть электромагнитный континуум. Так вот я думаю, этот континуум объединяет не только электрическую и магнитную составляющие, просто у нас еще нет средств для обнаружения других взаимодействий, их сейчас называют "тонкими", но они могут оказаться гораздо толще.

Вот пример, мы можем в куске металла вызвать механические напряжения, надавив на его края, а можем и без механического контакта, создать магнитное поле, и внутри будут те же механические напряжения. Таким образом, при помощи взаимодействий более недоступного (для нас) уровня, они создавали электрическое поле, необходимого потенциала. Дальше заряды начинали перемещаться, и если и было что-то типа электродов (желательно сверхпроводник), то для того, чтобы просто замкнуть полюса и образовать цепь.

Вариант 2. Кроме постоянки, могло конечно быть и переменное ЭМ поле. Но в основе этого был Резонанс. Если не на молекулярно-ядерном уровне, то на частотах порядка десятков или сотен герц, когда резонанс был комплексным, то есть подводимая частота была увязана и с электромагнитными и с механическими параметрами среды.

Конечно это гипотезы пока такие же ничем не доказанные, но вроде вполне обсуждаемые. Как в этой теме правильно говорилось, все покажут эксперименты.

_________________
Владимир

Ну собственно проведите предварительно трудоемкую исследовательскую работу по исследованию электрофизических свойст вещества, после этого приступайте к изготовлению оборудования и отладке технологии. Или вы думаете что либо без исследований можно сваять.

С технологией понятно, а как Ваше мнение по поводу наличия следов температурной обработки на древних образцах?

в том, чтобы снизить частоту, СВЧ или постоянка не требуют габаритов, при 50 Гц, особенно если греть сразу группу блоков, установка будет в полпирамиды



предполагаю, что там кпд = питание/подводимая мощность на индукторе



электролиз блока или расплава?



это уже не электрический потенциал, а электромагнитное поле, две достаточно большие разницы



я же написал, замкнуть полюса, т.е. снаружи, вне зоны нагрева, а специальное покрытие поверхности для контакта с блоком, это вопрос решаемый



несомненно, если их некоторое количество рассматривать как ограниченую резонансную макро-систему, где XL = Xc = Cмеханич.

но возможно "боги" воздействовали на связи молекулярного или атомного уровня, другое дело, там засветовой диапазон (я же предупредил, "если не ..")



Вам проще



мое мнение, нужно взять образец и чтобы материаловеды посмотрели на скол под микроскопом, а если уже есть данные, подскажите, я в теме недавно

_________________
Владимир

p.s. про кпд конечно отношение нужно наоборот,
я имел ввиду потери на пути от источника питания к индуктору

_________________
Владимир

Сдается мне, чтов "электрическом поле необходимого потенциала" раньше произойдет пробой по воздуху, чем в сухом граните потечет ток, способный разогреть этот самый гранит.



Резонанс на молекулярном уровне будет где-то в оптическом диапазоне, или рядом с ним. Хлопотно....

Персонально каждый булыжник проанализируем? Масса, состав, форма, электрические свойства различны. Или снова, средняя температура по больнице?