33. Установки высокочастотного и сверхвысокочастотного нагрева и их применение при переработке сельскохозяйственной продукции.

В процессах ремонта машин высокочастотный нагрев применя­ется для поверхностной закалки деталей и инструмента, плавки металлов, сквозного нагрева заготовок, подогрева деталей перед наплавкой при высокочастотной металлизации и т. п. Особенно важна роль поверхностной закалки деталей. Сочетание твердой из­носостойкой поверхности и вязкой сердцевины обеспечивает высо­кий срок службы деталям, подвергающимся поверхностному изно­су в сочетании с ударными нагрузками. Поверхностная закалка инструмента повышает его эксплуатационную стойкость в 4—5 раз по сравнению с термообработкой в печах.

Рис. 112. Принципиальная электрическая схема генераторного блока высокоча­стотной установки ЛПЗ-2-67М:

Л — трнод генераторный ГУ-23А; L1 — дроссель анодный; С6 — конденсатор анодно-раздели­тельный; L2 —дроссель сеточный; L3—L4 — трансформатор обратной сеточной связи; L5 — короткозамкнутая катушка; L6 — индуктивность анодного контура; СИ — конденсатор анодного контура; L7—L8 — высокочастотный трансформатор; L9 — индуктор; nVt, kV2 — ки­ловольт-метры; А1— амперметр анодный; А2— амперметр сеточный; Р — реле токовое.

Область более высоких частот, от 100 до 300 МГц, составляют токи сверхвысокой частоты (СВЧ). Нагрев токами СВЧ (волнами дециметрового и сантиметрового диапазона) осу­ществляется в объемных резонаторах или путем направленного из­лучения электромагнитной энергии.

Нагрев в поле СВЧ может использоваться в тех же процессах, что и диэлектрический нагрев. Весьма перспективно применение СВЧ-нагрева в процессах приготовления пищи на предприятиях общественного питания и в быту.

Основные особенности нагрева энергией СВЧ состоят в следу­ющем:

1. значительное повышение интенсивности нагрева. Согласно выражению, переход к более высоким частотам является един­ственным средством повышения удельной мощности нагрева, так как значение напряженности электрического поля ограничивается электрической прочностью нагреваемого материала;

2. лучшее использование спектральной чувствительности нагре­ваемых материалов, что открывает новые возможности для избира­тельного нагрева и повышения эффективности высокочастотной электротермии.

Для генерирования токов СВЧ обычные вакуумные триоды и тетроды непригодны. При частотах более 100 МГц уже заметно проявляется механическая инерция электронов, а время пробега электрона между электродами лампы становится соизмеримым с периодом колебаний. Это существенно затрудняет управление электронным потоком при помощи управляющего электрода и, сле­довательно, генерирование ВЧ-колебаний модуляцией электронно­го потока по плотности. Возникающие при таких частотах даже небольшие «паразитные» емкости и индуктивности в конструкци­онных элементах ламп вносят существенные погрешности в нор­мальный режим работы ламп. Малопригодными оказались и обыч­ные колебательные контуры, имеющие на этих частотах значитель­ные потери на излучение.

Выход был найден в использовании специальных электронных приборов — магнетронов, в которых генерирование СВЧ-колебаний осуществляется модуляцией электронного потока по скорости.

В магнетронах используется движение электронов во взаимно перпендикулярных электрическом и магнитном полях, создаваемых в кольцевом зазоре между катодом и анодом. Между электродами подается анодное напряжение, создающее радиальное электрическое поле, под дей­ствием которого вырывае­мые из подогретого катода электроны устремляются к аноду.