Устройство для обеззараживания и нагрева водных сред
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ И НАГРЕВА ВОДНЫХ СРЕД, включающее СВЧ-генератор, прямоугольный волновод с фланцами, трубку из радио- . прозрачного материала, расположенную под углом 30-45 к широкой стенке «волновода, концевую согласованную поглощающую нагрузку Лвазирезонаторного типа, отличающееся тем, что, с целью снижения энергозатрат и повышения производительности устройства при СВЧ-обработке водных сред, в том числе сред, содержащих парогазовую фазу, трубка в сечении имеет плоскую форму и установлена широкой стороной к направлению распространения электромагнитной волны, имеет высоту, равную 0,12-0,14 длины волны , а ширину, равную 0,26-0,45 раз (Л мера широкой стенки волновода.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
А (19) (И) 4 (51) А 6! L 2/12
1
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3533477 28-13 (22) 06.01.83 (46) 15.02.85.Бюл.М 6 (72) JI,JI.Çàáëoöêèé, С.И.Климарев и А.Г. Лобанов (71) Институт медико-биологических проблем (53) 615.47 (088.8) (56) I.Авторское свидетельство. СССР
У 429796, кл. А 23 L 3/32, 1972.
2. Игнатьев В.В. и др. Влияние электромагнитных полей сверхвысоко.частотного диапазона на бактериальную клетку. Изд-во СГУ, 1978, с.34. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ И НАГРЕВА ВОДНЫХ СРЕД, включающее СВЧ-генератор, прямоугольный волновод с фланцами, трубку из радиопрозрачного материала, расположенную под углом 30-45 к широкой стена ке волновода, концевую согласованную поглощающую нагрузку квазирезонаторного типа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения энергозатрат и повышения производительности устройства при СВЧ-обработке водных сред, в том числе сред, содержащих парогазовую фазу, трубка в сечении имеет плоскую форму и установлена широкой стороной к направлению распространения электромагнитной волны, имеет высоту, равную 0,12-0,14 длины волны, а.ширину, равную 0,26-0,45 размера широкой стенки волновода.
1139439
Изобретение относится к области медицины, в частности микробиологии, и может найти применение в микробиологической, фармацевтической и пищевой промышленности. 5
Известно устройство для пастеризации и стерилизации жидких, вязких и порционных продуктов, состоящее из преобразователя типа волны, волновода и трубопровода из радиопрозрач- 10 ного материала с образованием между ними зазора для циркуляции поглощаю щей буферной жидкости $1) .
Недостатком устройства являются значительные тепловые потери в буфер- 15 ную.жидкость, возрастающие с увеличением газонаполнения облучаемой водной среды.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст- 20 ройство для СВЧ-обеззараживания и нагрева водных сред, которое включает СВЧ-генератор, прямоугольный. волновод с фланцами, цилиндрическую трубку из радиопрозрачного матерна- 25 ла, пересекающую широкие стенки волновода, образующие устройство проходного типа,,концевую согласованную поглощающую нагрузку квазирезонаторного типа (2) .
30 !
Прямоугольный волновод с фланцами и цилиндрической трубкой, по которой протекает облучаемая водная среда, расположен между СВЧ-генератором и концевой согласованной нагруз- 35 кой (KCH) и представляет собой
СВЧ-устройство проходного типа, обеспечивая облучение водных сред в широком диапазоне их диэлектрических характеристик, в том числе и при значительном содержании в водной среде парогазовой фазы. Вся избыточная
СВЧ-энергия ассимилируется КСН.
Недостатком известного устройства является низкий КПД поглощения 45
СВЧ-энергии в зоне обеззараживания, уменьшающийся с увеличением содержания газа или парогазовой фазы в вод. ной среде, что приводит к излишним затратам энергии.. 50
Целью изобретения является снижение энергозатрат и повышение производительности при СВЧ-обработке водных сред, в том числе сред, содержащих парогазовую фазу. 55
Указанная цель достигается тем, что в устройстве для обеззараживания и нагрева водных сред, включающем
СВЧ-генератор, прямоугольный волновод с фланцами, трубку из радиопрозрачного материала, расположенную под углом 30-45 к широкой стенке волновода, концевую согласованную поглощающую нагрузку квазирезинаторного типа, трубка в сечении имеет плоскую форму и установлена широкой стороной к направлению распространения электромагнитной волны, имеет высоту, равную 0,12-0,14 длины волны, а ширину, равную 0,26-0,45 размера широкой стенки волновода.
На чертеже изображена предложенная плоская трубка из радиопрозрачного материала.
Трубка 1 расположена. в прямоугольI о ном волноводе 2 под углом 30-45 к его широкой стенке. В запредельной части проходного устройства 3 в трубку вмонтирован штуцер 4 для подвода обрабатываемой водной среды.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Объект обработки — водная среда, зараженная набором микроорганизмов (например, с плотностью 500000 мт/мл), подается через штуцер 4 в плоскую
I трубку 1 „пересекающую широкие стенки волновода 2, в зону СВЧ-облучения. При этом рабочая часть трубки 1 с облучаемой водной средой расположена в области максимума электрической составляющей электромагнитного поля, причем ширина плоской трубки, равная 0,26-0,45 размера широкой стенки волновода, соответствует максимальной плоскости электрических силовых линий.
В табл. 1 представлены экспериментальные данные изменения технологических параметров устройства при изменении размеров плоской трубки при подводимой СВЧ мощности I кВт (КСВН вЂ” коэффициент стоячей волны напряжения) .
Из табл. 1 видно, что уменьшение высоты ниже 0,12 и ширины ниже 0 26а приводит к повышению темпераУ
0 туры обеззараживания до 75-80 С, потерь в КСН до 10-12Х увеличению
КСВН до 2,8-3,0 единиц, снижению производительности до О, 17-0,20 л/мин„
Увеличение высоты трубки более
0,14 и ширины выше 0,45а приводит к улучшению согласования (КСВН = 2,0-2,1), повышению КПД до 877, исключению потерь в КСН пои
1139439
Таблица 1
Высота, мм
ШириОбеззараживание ри, С
Производительность, л/мин
Потери в
КСН, 7.
КПД, Ж
КСВН на, мм
3,0
0,17
64
0,10
3,0
0,17
64
0,12
2,8
0,20
10
0,24а 0,14
2,8
0,20
66
0,16
2,8
0,20
66
0,10
2,6
0,23
70
0,12
0,26а 0,14
70
2,6
0,23
2,8
0,20
66
0,16
0,10
2, 4
0,22
0,12
2,2
0,24
85
0,24
2,2
85
0,45а 0,14
0,22
2,4
80
О, 16
2,0
0,24
85
0,10
2,0
0,24
0,12
2,0
0,24
0,14
0,5а
0,16
2,1
0,23
87 высокой гроизводительности (0,23 — 0,24 л/мин), но при этом повышается температура обеззараживанияя до 75-80 С.
Таким образом,-при оптимальных размерах трубки. в пределах указанного интервала отмечается наилучший обеззараживающий эффект при наименьшей температуре 70 С, наиболее
0 высоком КПД и минимальных энергетических потерях.
Эти параметры обеспечивают более эффективное проведение процесса обеззараживания водной среды в проходном устройстве, оснащенном плоской трубкой, по сравнению с результатом, достигаемым в устройстве, содержащем трубку цилиндрической формы (см.табл. 2).
Технологические характеристики прототипа и предлагаемого устройства при СВЧ-обработке воды, содержащей 10 — 12X газовой фазы (мощность
СВЧ излучения 1000 Вт), представлены в табл. 2.
)1 !оЛ о
СЧ
Э
". I I>E
Х 1 и
1„
Э 1
Э E
I, >» о cd о ь«е; m
cd аалеo v
Э E Э >» >Х х э ао о
dImVéà
>о
I -> х и
А о о о
mfa х А
ops
Й 1»
О ! »4 ОЪ С>1 л ° > сО О сЧ сО
Э о
1 X 1
1 Э 1
I cd 1
1 с»
Э 1
1 I
1 01 1
Й
О О О О о а л — О
1 л ° > 6\ О>
1 СЧ () б «! »
1 1 х и
Е
Э х х
Э а
Е
1 х о m
I
I и Ъ л л (Ч
И х
1 Е» о
1 E а
И4
1
О O O O O O сп со с а
1 1
Э
Х а
Э (U ъ Э ао
1 cd о х
О Х
m 1 cd C4
& 1 И
>х е о о-Е
Е
u О
ХО с о
Х Э о е а о
U о m
Д
E" о >х х о
О Ed ао
E» »> >> Р
cd Х а х х
>х о о.о >о х а о ох 3 а о
М !СО о о э
m Р
Ql о а а
>Х t(E» ох э а g Е
,55
А
& о о х
>0 I
Ц
Э 1
E» t
Х 1
Ц о х о w аИ (Ч и > О> О О О
О О л ° > Ю ° > л сЧ
О О О О О О сЧ О О СО Л
>> ° > Ю ° > сЧ СЧ СЧ
Ю О
Ф а » ч.> со л л crl o сч л О 1 сЧ и Л И О
1139439
Составитель Е.Ильин
Техред З.Палий корректор И.Эрдейи
Редактор Н.Швыдкая
Подписное
Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4
Заказ 163/4 Тираж 722
° ВНИИИИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5
