Дисертаційна робота присвячена дослідженню процесів перенесення теплоти та маси в щільних дисперсних шарах за використання енергії мікрохвильового поля. На підставі наукових праць, в яких наведені результати теоретичних та практичних досліджень ефектів взаємодії мікрохвильового поля з діелектричними матеріалами, методів проведення досліджень та розвитку енергоефективних технологій термообробки, здійснено аналіз інноваційних напрямків використання мікрохвильового нагріву в сучасних технологіях термообробки дисперсних матеріалів. Процеси, засновані на МХ нагріванні матеріалів, що характеризуються достатньо високими діелектричними коефіцієнтами, або мають в своєму складі речовини з властивостями полярних молекул, мають великий потенціал енергоефективності. Мікрохвильова енергія зарекомендувала себе як фактор інтенсифікації тепломасопереносу, проте для отримання інвестицій та впровадження технології мікрохвильового нагріву потрібні повномасштабні дослідження процесів перенесення та визначення шляхів подолання труднощів, що пов'язані з масштабуванням лабораторних установок до промислових потужностей та отримання рекомендацій щодо технологічного процесу.
В роботі проведено математичне моделювання нестаціонарного процесу теплопровідності в шарі матеріалу в умовах дії внутрішніх джерел енергії, якими є мікрохвильове електромагнітне поле. Отримана залежність дозволяє провести розрахунки температури для трьох періодів сушіння шару цеолітів: нульового (період прогрівання), першого (період сталої швидкості сушіння) та другого (період падаючої швидкості сушіння). Проведений розрахунок температури нагріву шару різних типів цеолітів (NaX, NaA1, NaA2, EST-10, кліноптилоліт) в умовах дії мікрохвильового поля довів, що NaX характеризується максимальним темпом нагрівання - 0,35 К/с, а темп нагрівання клиноптилолита складав 0,03 К/с. Проведені експериментальні дослідження процесу сушіння цеолітів типу 4А та 13Х, з метою встановлення, який спосіб підведення енергії (мікрохвильовий, мікрохвильовий циклічний, мікрохвильово-конвективний, конвективний) та які режимні характеристики забезпечують високу інтенсивність при мінімальних енерговитратах. При обробці дослідних даних визначалися закономірності зміни середньоінтегральних вологовмістів і температур, швидкості сушіння, витрати енергії на 1 кг випареної вологи. Порівняння теплових характеристик сушіння, таких як питомі витрати енергії на кілограм видаленої вологи, швидкість сушіння дозволило визначити оптимальний режим: одночасний МХ-конвективний спосіб підведення енергії, за якого досягаються максимальна швидкість сушіння N = 2,97•10-4 кг/(кг•с) та питомі затрати енергії Qпит =4,87 МДж/кг. Проведений аналіз зміни ККД робочої камери в залежності від часу обробки, маси зразків та виду цеоліту. Наступна серія досліджень мала на меті оцінку ефективності нагріву ґрунту при застосуванні мікрохвильової технології. Для досліджень було обрано два види ґрунту: глинистий ґрунт ρ=1360 кг/м3 та чорноземний ґрунт ρ=1150 кг/м3 при однаковому початковому вмісті вологи (20 %), який утворювався додаванням розрахованого від кількості рівноважного об’єму води. На підставі експериментальних даних проведена оцінка енергоефективності мікрохвильового нагрівання ґрунту з урахуванням частини мікрохвильової енергії, що перетворилася на теплову енергію , яка складається з частки на нагрівання самого матеріалу та випаровування вологи, а також втрати в довкілля за рахунок променистого , конвективного теплообміну та втрати на нагрівання діелектричного осередку. Отримано, що коефіцієнт корисної дії мікрохвильової камери при завантаженні шару ґрунту товщиною 0,02 м масою 0,4 кг складає 82 %, проте загальний ККД з урахуванням ККД магнетрону складає η=0,63 %. Визначена напруженість електричного поля в шарі ґрунтового матеріалу за теоретико-експериментальним методом для умов оптимальної за ККД обробки: Е=33908 В/м, з метою масштабування та переходу від експериментальних даних доцільно орієнтуватись на отримане значення напруженості електричного поля. Результати робіт в частині підвищення енергоефективності мікрохвильового нагрівання впроваджені на підприємстві ОДО «Зонт» (завод обладнання наукомістких технологій) для проведення проектних розрахунків мікрохвильової камери резонансного типу з метою подальшого конструювання мікрохвильової установки промислового призначення.
