Важным требованием к процессу СВЧ-обработки сельскохозяйственных материалов является точность дозирования подводимой энергии. Наиболее успешно дозирование СВЧ-энергии достигается в установках циклического действия. Вследствие неравномерности распределения СВЧ-поля в рабочих камерах необходим компромисс между степенью загрузки и равномерностью воздействия. Для поиска эквинапряженного пространства произведено экспериментальное исследование распределения СВЧ-поля. По результатам исследования была составлена трехфакторная математическая модель в виде нелинейного полинома. Стационарные точки процесса определялись решением системы линейных алгебраических уравнений, полученных в результате приравнивания к нулю частных производных математической модели по длине, ширине и высоте. Максимальный характер экстремума был установлен по критерию Сельвестра на основе чередования знаков диагональных миноров матрицы Гессе. Предварительно осуществлялся расчет дозы энергии, сообщаемой обрабатываемому материалу, в различных точках рабочей камеры и проводилось сравнение полученных результатов с допустимым значением. С целью исключения субъективности в процессе поиска эквинапряженного пространства и достижения универсальности результатов последовательному исследованию подвергались точки, расположенные на поверхности шара с увеличивающимся радиусом. Для реализации модели раздувающегося шара предложен вычислительный алгоритм, суть которого заключается в поэтапном переборе точек на окружностях, опоясывающих шар. По завершении расчета дозы воздействия на точки, находящиеся на поверхности шара, происходит приращение его радиуса и возобновление исследований. Описанная методика позволяет анализировать любые СВЧ-установки циклического действия и избежать ошибок при обосновании выбора компромисса между производительностью и качеством обработки.
An important requirement for microwave treatment of agricultural products is the dosing accuracy of the energy supplied. The most successful dosing of microwave energy is achieved in installations of cyclic action. At the same time, the microwave field in the working chambers of such installations is distributed unevenly, which puts forward the task of finding a compromise between the degree of loading and the uniformity of impact. To search for equally irradiated space, the authors have conducted an experimental study of the distribution of the microwave field. Basing on the study results, they have designed a three-factor mathematical model in the form of a nonlinear polynomial. Stationary points of the process have been determined by solving a system of linear algebraic equations obtained as a result of setting to zero partial derivatives of the mathematical model with respect to length, width, and height. The maximum value of the extremum has been established with Sylvester's criterion by alternating the diagonal minor signs of the Hessian matrix. The theoretical part of the work consists in studying the distribution of the microwave field by interpolating a mathematical model in the space of the working chamber. To do this, a calculation has been made of the energy dose reported to the treated material at various points in the working chamber and the results have been compared with an acceptable value. If the dose divergence at any point is small, then this point is recognized as part of the equally irradiated space. To provide for objective results in the process of searching for equally irradiated space and to achieve the uniformity of results, sequential studies have been performed on points located on the surface of a ball with an increasing radius. To implement the model of ballooning, use has been made of a computational algorithm consisting in a step-by-step search of points on the circles surrounding the ball. After the calculation of the impact dose on the points located on the ball surface, its radius increases and the research can be resumed.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.