книги / СВЧ-энергетика. Применение энергии сверхвысоких частот в промышленности

НАГРЕВ И ОБРАБОТКА МАТЕРИАЛОВ

5.1Л . УНИЧТОЖЕНИЕ ДОМОВОГО ГРИБА

ВДРЕВЕСИНЕ И КИРПИЧНОЙ КЛАДКЕ

Уо т с о н

I. Введение

Входе выполнения разработки СВЧ-влагомера [1—3],

вкотором для неразрушающего определения содержания воды в пористых строительных материалах излучалась СВЧ-мощность не более 0,5 вт, возник вопрос, что про­

изойдет, если использовать мощности порядка киловатт. Ожидалось, что обрабатываемые таким способом материа­ лы нагреются. Из работ Английской исследовательской лаборатории материалов автору было известно, что домо­ вый гриб МегиИиз 1асгутапз можно уничтожить, если под­

нять его температуру до 40 °С и выдержать при этой тем­ пературе в течение 10 мин. Было известно также, что

гифу гриба, глубоко проникающую в кирпичную кладку из соседней гниющей древесины, трудно уничтожить путем нагрева обычными методами. Так, например, чтобы повы­ сить до нужного уровня температуру наружной поверх­ ности кирпичной кладки толщиной 230 мм путем нагрева

ее с противоположной стороны паяльной лампой, тре­ буется 9 нас.

Ниже дается описание экспериментов, в которых вы­ сокая энергия СВЧ использовалась для быстрого уничто­ жения образцов МегиИиз 1асгутапз, помещенных в сте­

ны. Какие-либо другие работы по воздействию СВЧ на грибы автору не известны.

11.Методика экспериментов

А.Образцы. Были сделаны две кирпичные стенки 460 мм высотой, 460 мм шириной и 230 мм толщиной

каждая. В верхней поверхности одной стенки на глубину 150 мм просверлили пять вертикальных отверстий диа­ метром 25 мм с расстоянием между центрами 57 мм. От­

верстия расположили посередине между передней и зад­ ней поверхностями стенки. На заднюю поверхность вто­

щитить соответствующим экранированием. У раскрыва облучателя с этой целью закрепляют экран из тонкой медной сетки, который имеет длину около 30 см и доходит

до обрабатываемой стенки. Если существует какая-либо вероятность приближения людей к обрабатываемой стен­ ке с другой стороны, то следует установить экран из тонкой сетки или листового металла на расстоянии 7* длины волны от стенки. При использовании сетки 24 меш/дюйм (9,5 меш/см) предельный уровень безопас­ ной работы 10 мвт/см2 нигде не достигался. Со стороны

обрабатываемой поверхности стенки применение экрана из сетки обязательно, так как она не мешает свободному оттоку влажного воздуха от стенки.

IV. Домовый гриб в древесине

С древесиной не выполнялось пока никаких экспери­ ментов, кроме уже описанного, в котором небольшие об--' разцы древесины заражались грибом МегиИив 1асгутапв

и помещались в испытываемые трубки. Так как развитие гриба механически ослабляет древесину, существует прак­ тика обрезать концы поврежденных пиломатериалов на 60—90 см (до здоровой древесины). Такая практика при­

водит к хорошим результатам, и в подобной ситуации использование СВЧ-обработки мало что может дать.

В Ы ., 34, рр. 430—434 (5ер1ешЬег 1947).

5.ЧУ а 1 з о п А., брит. пат. 943500, ЭесетЬег 1963.

5.1.12.УНИЧТОЖЕНИЕ ДРЕВЕСНОГО ТОЧИЛЬЩИКА

ВДРЕВЕСИНЕ

Уо т с о н

]. Введение

Обычный способ уничтожения древесного точильщика состоит в обработке поверхности древесины одним из жидких инсектицидов. Если материал очень толстый, то действие инсектицида будет эффективнее при введении его в каналы, проделанные вредителем. Для деревянных брусьев сечением 30 X 30 см этих каналов может оказать­

ся недостаточно, и тогда в центральной части бруса иногда сверлят дополнительные каналы, чтобы довести яд до вредителя.

Было показано, что если воздействие энергии СВЧ с одной стороны бруса толщиной 15 см приводит к уничто­

жению точильщика на другой его стороне, то вредитель будет уничтожен и в центре бруса толщиной 30 см.

.II. СВЧ-оборудование

В СВЧ-установке использовался магнетрон непрерыв­ ного генерирования типа ^ 2 —2,5 А с воздушным охлаж­ дением. Выходная мощность магнетрона 2 кет, на частоте 2450 Мгц, напряжение накала 5 в, ток накала 32 а, на­ пряжение на аноде 4,5 кв. Магнетрон был нагружен не­

посредственно на волновод ЧУК284, в котором возбужда­ лась волна ТЕ10. Через два направленных ответвителя

небольшие доли падающей и отраженной мощностей пода­ вались на детекторы и микроамперметры. Волноводный тракт заканчивался пирамидальным рупором, который имел раскрыв 180 X 280 мм и длину вдоль оси волновода 380 мм.

III. Методика эксперимента

Из нескольких листов фанеры толщиной 13 мм, зара­ женных личинкой точильщика АпоЫипг рипс1а1ит, выре­ зали образцы 250 X 150 мм, завертывали их в белую бу­

магу и помещали в коробку из мягкого дерева, основание и боковые стенки которой имели толщину 75 мм. Обора­

чивание в белую бумагу имело целью обнаружить вновь появившиеся ходы вредителя. Через боковые стенки ко­ робки и основание просверливали глубокие отверстия,

Падающая мощность 2100 вт, отраженная мощность 170 вт, пан мощность 1930 вт.

в которые после выключения СВЧ-мощиости вставляли ртутно-стеклянные термометры. СВЧ-энергия подава­ лась в образцы фанеры через основание коробки в тече­ ние 5 мин, а затем еще в течение 3 мин. На фиг. 1 приведе­

ны значения температуры в образцах после прогрева в течение 5 и 8 мин (через 13 мин после первого включения

СВЧ-мощности). Древесина при такой обработке, по-ви­ димому, не портилась, только на наружной поверхности основания коробки выделялось некоторое количество смолы. После извлечения из коробки из каждого образца

фанеры делали по три образца меньших размеров: сред­ ний имел ширину 100 мм, а два боковых — по 75 мм.

Торцевые срезы заклеивали белой бумагой и закладыва­ ли на хранение вне помещения с последующим исследова­ нием путем измельчения.

IV. Результаты экспериментов

СВЧ-обработка фанеры, зараженной точильщиком АпоЫит рипс1а1шп, уничтожила всех личинок на глу­ бину до 11,5 см от поверхности, через которую подавалась СВЧ-энергня. На глубине от 11,5 до 14 см личинки по­

гибали в центре панели, но оставались живыми в крайних образцах. На рентгеновских снимках обработанных образ­ цов фанеры были видны сморщенные личинки, что было следствием их нагрева. Более полное описание этих экспе­ риментов и полученных результатов читатель найдет в работе [1].

V. Применение

При уничтожении точильщика в каком-либо строении с помощью СВЧ-энергии необходимо обратить внимание на три момента: опасность облучения, присутствие в дре­ весине металлических деталей, например гвоздей и бол­ тов, и влияние тепла на древесину. Если же обработке подвергается кирпичная кладка, то надо учитывать, что вследствие высокого содержания воды большая часть излучаемой энергии поглощается в воде. Поэтому на частоте 2450 Мгц затухание в сырой кирпичной стене толщиной 230 мм может достигать 30 дб, а затухание в досках пола толщиной 25 мм будет всего 1—2 дб. Следо­

вательно, количество энергии, проходящей через древе­ сину, может быть очень большим и требует тщательного экранирования. С другой стороны, если обработку вести на частотах 3-сантиметрового диапазона, то затухание будет в 10 раз выше и в соответствующее число раз умень­ шится утечка энергии.

Когда в электромагнитное поле попадает какой-либо металлический объект, например гвоздь или болт, он воспринимает энергию и переизлучает ее, а сам при этом

нагревается. Было установлено, что нагрев таких объек­ тов максимален, когда их длина составляет приблизи­ тельно половину рабочей длины волны в среде, где на­ ходится объект.

VI. Заключение

Работа, проведенная в рассмотренном здесь направ­ лении, еще недостаточна, чтобы можно было дать полные рекомендации по применению СВЧ-обработки для уни­ чтожения точильщика. Для уничтожения этого вредите­ ля требуется поднять температуру выше 65 °С на время не более нескольких минут. В работе [2] показано, как можно понизить температуру поверхности. Конечно, не­ которое высушивание при этой обработке неизбежно. Один из простейших случаев заражения вредителем про­ исходит при расположении бревен торцом на бетоне. Обычные жидкие инсектициды растворяют битуминозные связующие вещества и приводят к изъязвлению поверх­ ности; СВЧ-нагрев не вызывает расплавления связки.

ЛИ Т Е Р А Т У Р А

1.В I е I с Ь I у Л. О., Уегу Ы§Ь [гечиепсу гасИо ^ауез апё \уоог! Ьоппе хпзес! соп1го1, НоЩогзсНип^, 19, рр. 47—52 (1965).

2. ^ а 1 з о п А. брит. пат. 943500, ЬесетЬег 1963.

5 . 1 .1 3 . ТВ Е РДЕ Н И Е БЕТОНА

Уо тс о к

I. Введение

Обычный процесс твердения бетона, в ходе которого готовое изделие набирает заданную прочность, проводится при нормальных окружающих условиях и идет очень мед­ ленно; часто изделия выдерживают до использования в те­ чение 28 дней. Пропаривание при атмосферном давлении уменьшает время твердения до 4 час, но при этом несколь­

ко снижается конечная прочность бетона. Для ряда при­ менений такой более слабый материал годится, особенно если учесть снижение производственных затрат. Представ­ ляло интерес рассмотреть возможность дальнейшего сни­ жения затрат при использовании СВЧ-энергии для уско­ рения процесса нагрева бетона. Применение СВЧ-энер- гии позволяет генерировать тепло внутри материала вместо обычного подведения тепла внутрь изделия путем теплопроводиости.

II. Эксперимент

Были известны два способа СВЧ-нагрева бетона. В пер­ вом из них изделие облучалось подвижным рупором, во втором [1] изделие помещали в печь, действующую как объемный резонатор. В каждом из этих методов давление среды, в которой находилось изделие, могло быть равным атмосферному или превышать его. Д моменту издания книги автор опробовал только второй из этих методов и только при атмосферном давлении. В качестве резонато­ ра использовалась выпускаемая промышленностью СВЧпечь для приготовления пищевых продуктов, максималь­ ная ВЧ-мощность на выходе которой составляла 2 кет. В шестиячейковую форму размером 30 X 20 X 10 см

из фанеры или плексигласа (фиг. 1) заливали свежепри­ готовленный бетон. Обычно бетон содержал цемент, пе­ сок и наполнитель в пропорции 1 : 2 : 4 , а отношение воды к цементу было равно 0,6. Таким образом, испыта­ нию подвергались шесть кубиков бетона со стороной 10 см

каждый. Бетон тщательно перемешивали и виброуплотняли после разлива в форму. В трех кубиках имелись стек­ лянные трубки, в которые можно было вставлять термо­ пары, когда СВЧ-мощность отключали и открывали двер­ цу печи. Включение СВЧ-мощности 1 кет (частота 2450 Мгц) на 3 мин, затем измерение температуры в тече­ ние 2 мин и повторение этих операций 12 раз повышало

температуру образцов через час до приблизительно 90 °С. Затем уровень подаваемой мощности снижали так, чтобы поддерживать достигнутую температуру в течение еще 1 —2 час. Путем взвешивания формы до и после обработки было определено уменьшение веса порядка 150—300 г