Etude de l'homogénéité du chauffage des matériaux absorbants dans les applicateurs microondes : cas particulier de la fusion des verres

par Li Jin

Thèse de doctorat en Électronique et électrotechnique

Sous la direction de Georges Roussy.

Soutenue en 1999

à Nancy 1 , en partenariat avec Université Henri Poincaré Nancy 1. Faculté des sciences et techniques (autre partenaire) .

mots clés

• Rayonnement thermique
• Chauffage par microondes
• Dissipation d'énergie
• Floquet, Théorie de
• Verre -- Propriétés thermiques

Résumé

Ce travail est consacré à l'étude de dissipation d'énergie et de l'homogénéité du chauffage des matériaux absorbants dans les applicateurs microondes de type guide rectangulaire. La méthode élémentaire de calcul de la puissance moyenne totale dissipée dans un matériau absorbant situé dans un guide ne s'applique qu'aux matériaux à faible pertes. On développe un modèle de calcul pour les applicateurs contenant les matériaux ayant les absorptions et/ou à des épaisseurs plus importantes, en prenant en compte : impédance caractéristique complexe du guide dûe aux fortes pertes ; deux impédances parallèles caractérisant les discontinuités aux extrémités d'un matériau, ce qui permet de déterminer l'atténuation, la longueur d'onde guidé et la puissance moyenne totale dissipée dans les matériaux absorbants. Les applicateurs construits sur la base de guide crantés permettent de réduire la longueur d'onde guidé. Ils sont étudiés pour améliorer l'homogénéité du traitement dans le matériau. Les règles de calcul sur lesquelles le constructeur peut s'appuyer pour définir le projet d'un applicateur définitif sont fournies.

Titre traduit

Study of the heating uniformity of the lossy materials in microwave applicators : particular case of the glass melting

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Résumé

The thesis deals mainly with the energy dissipation and the heating uniformity of the lossy materials in the microwave applicators. The application of the elementary method to calculate the total average power dissipated in the lossy material is limited only to the case of the lowloss materials to treat. We extend the model of the applicator to the case of the high-loss materials with or no significant thickness, taking account of: complex caracteristic impedance of the guide due to the loss of the material ; two parallel impedances caracterizing the discontinuity at the edges of the material. This model allows to determine the attenuation, the wavelength, and the total average power dissipated in the lossy material. The applicator based on the corrugated waveguides reducing the wavelength is utilised in order to obtain a more uniform treatement of the material. Three types of the corrugated waveguides are studied and the calculatig rules are given, with which the constructor can design un applicator.