Плазменная СВЧ печь

(51) 05 1/42 (2006.01) 05 1/46 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ нанодисперсных порошков оксида металла,утилизация бытовых и промышленных отходов. Печь содержит камеру, в которой имеются окно для ввода СВЧ энергии, решетка из запредельных волноводов для формирования поверхностного электромагнитного поля, плазма как рабочее тело,выходной патрубок для теплоносителя, трубчатый электрод для подачи воды в качестве топлива,металла для производства нанодисперсных порошков оксида,а также бытовых и промышленных отходов для их утилизации.(76) Ольшанский Анатолий Петрович Валуева Марина Сергеевна Ольшанский Иван Юрьевич(57) Область применения плазменной СВЧ печи генерация тепловой энергии,производство Область применения плазменной сверхвысокочастотной (СВЧ) печи - генерация тепловой энергии, производство нанодисперсных порошков оксида металлов, утилизация бытовых и промышленных отходов. Известны электрические источники тепла типа масляных радиаторов, электрических каминов,тепловентиляторов и т.п. В них электрическая энергия преобразуется в тепловую энергию с помощью электрического тока, протекающего через резистор. Такой способ получения тепловой энергии характеризуется низким коэффициентом полезного действия (к.п.д.). При утилизации отходов путем сжигания также используется электрическая энергия. Этот процесс оказался затратным и от него практически отказались. В качестве прототипа нашей плазменной СВЧ печи выбран масляный радиатор. В нем электрическая энергия расходуется на нагревание трансформаторного масла, которое выполняет функцию теплоносителя. Недостатком масляного радиатора, кроме низкого к.п.д., является высокая пожарная опасность из-за воспламенения масла при разгерметизации корпуса радиатора. Осуществление заявленного изобретения позволит получить источник тепловой энергии с большим к.п.д., чем у масленого радиатора, при пониженной пожарной опасности. Это достигается тем, что в качестве основного источника тепловой энергии использована обычная вода. Вода вводится в плазму СВЧ-плазмотрона,которая выполняет функцию рабочего тела,(Ольшанский А.П., Валуева М.С., Ольшанский И.Ю. Камерный СВЧ-плазмотрон, заявка 2010/0582.1 от 06.05.2010), где и сгорает с излучением энергии. СВЧ энергия вводится в камеру-реактор (далее,камера), как и в плазмотроне, через окно в стенке камеры. Поверхностное электромагнитное поле,которое создает и питает плазму, формируется решеткой из запредельных волноводов. Для ввода воды в камеру и плазму использован электрод плазмотрона, выполненный в виде трубы трубчатый электрод. При горении воды в плазме при температуре, превышающей 3000 С, воздух нагревается и в качестве теплоносителя направляется через выходной патрубок камеры в теплообменник. Воздух, используемый в качестве теплоносителя, не представляет для печи пожарной опасности. Плазма не касается конструктивных элементов камеры. Через трубчатый электрод могут быть введены в плазму металлы, бытовые и промышленные отходы. Металлы, также как и отходы, горят в пламени плазмы. Вольфрам и сталь горят с образованием наночастиц оксида вольфрама,железа и других металлов, входящих в состав стали. Подаются они в плазму через тот же трубчатый электрод. Все указанные признаки, отличительные от прототипа, достаточны во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой защиты. Схема плазменной СВЧ печи показана на рисунке. Камера обозначена цифрой 1. Цифрой 2 2 обозначено окно, через которое в камеру поступает СВЧ энергия. Камера содержит решетку 3 из запредельных волноводов 4, которая формирует поверхностное электромагнитное поле. Рабочее тело- плазма 6 находится на торце электрода 5. Электрод 5 выполнен трубчатым для ввода в плазму 6 воды,металла для производства нанодисперсных порошков оксида металла, а также бытовых и промышленных отходов для их утилизации. Устройство содержит патрубок 7 для вывода нагретого воздуха из камеры в теплообменник. Теплообменник на рисунке не показан. Плазменная СВЧ печь работает следующим образом. При поступлении в камеру СВЧ энергии на торце электрода 5 возникает плазменное образование - плазма 6. Через трубчатый электрод 5,часть которого находится вне камеры, в плазму 6 вводится вода. Под действием плазмы происходит распад молекул воды и газов атмосферного воздуха на радикалы (осколки молекул воды и воздуха), а затем за пределами плазмы происходит их рекомбинация (соединение осколков молекул до нейтральных молекул) с излучением энергии. Нагретый воздух, являющийся теплоносителем,через патрубок 7 направляется в теплообменник и охлажденный в нем возвращается в камеру. Через трубчатый электрод 5 в плазму вводятся металлы,бытовые и промышленные отходы. Некоторые металлы, также распадаются в СВЧ плазме на радикалы, которые, взаимодействуя с кислородом воздуха, образуют оксиды. Таким образом, вода в условиях плазменной СВЧ печи оказывается экономичным видом топлива. За счет горения воды СВЧ печь, как источник тепловой энергии, имеет больший к.п.д.,чем масляный радиатор. В плазменной печи идет преобразование металла в нанооксиды, которые находят применение в производстве нанотехнологической продукции. Безопасность установки полностью обеспечена. Вода расходуется в незначительном количестве, к ее чистоте не предъявляется никаких требований. Одним из примеров осуществления плазменной СВЧ печи является устройство, состоящее из источника электромагнитных колебаний магнетронного генератора бытовой микроволновой печи и камеры-реактора. Мощность генератора 800 Вт, частота электромагнитных колебаний 2,45 ГГц. Габаритные размеры камеры 150150300 мм. Обычная вода горит в пламени плазмы, а вольфрам и сталь при горении распадаются на наночастицы с последующим окислением и образованием вне плазмы нанодисперсных порошков оксидов. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Плазменная СВЧ печь,содержащая преобразователь электрической энергии в тепловую энергию,теплоноситель,теплообменник,отличающаяся тем, что преобразователь в виде камеры - реактора содержит окно для ввода СВЧ энергии, решетку из запредельных волноводов для формирования поверхностного электромагнитного поля, плазму как рабочее тело, выходной патрубок для теплоносителя - воздуха, трубчатый электрод для подачи воды в качестве топлива, металла для производства нанодисперсных порошков оксида, а также бытовых и промышленных отходов для их утилизации.