Dielektrisk opvarmningssystem fungerer og dets applikationer

Prøv Vores Instrument Til At Fjerne Problemer





Opfindelsen af ​​måder at tilberede mad og bruge ild havde spillet en stor rolle i udviklingen af ​​mennesker. Vi har lært at bruge ild til at lave mad, smelte metaller , til produktionsprocesser i industrier osv. Men det største gennembrud kom, da vi opfandt måder til at gøre de samme ting uden at bruge ild. Med tiden og udvikling af teknologier , vi har udviklet mange alternativer til brug i stedet for ild til opvarmningsprocesser. En af sådanne bemærkelsesværdige opfindelser er princippet om 'Dielektrisk opvarmning'. Lad os se, hvordan dette princip fungerer, og hvordan det anvendes.

Hvad er dielektrisk opvarmning?

Definitionen af ​​dielektrisk opvarmning kan angives som - “processen med opvarmning af materiale ved at forårsage dielektrisk bevægelse i dets molekyler ved hjælp af skiftevis elektriske felter “. Alle materialer består af molekyler, der er sammensat af atomer. Det Dielektrisk varmekredsløbsdiagram er vist nedenfor.




Polære molekyler indeholder elektriske dipolmomenter. Når sådanne molekyler udsættes for det elektriske felt, prøver de at rette sig ind i markens retning. Når det anvendte felt svinger, gennemgår disse molekyler af materialet rotationer for at holde sig justeret med feltet. Når feltet skifter retning, vender disse molekyler også deres retning. Denne proces kaldes 'Dielektrisk rotation'.

Dielektrisk opvarmning

Dielektrisk opvarmning



Molekylernes temperatur er relateret til molekylernes kinetiske energi. I molekylernes dielektriske rotation, når molekylernes kinetiske energi øges, øges temperaturen på molekylerne. Når molekylerne kolliderer eller kommer i kontakt med andre molekyler, denne energi bliver overført til alle dele af materialet, hvorved materialet opvarmes.

Således dielektrisk rotation i materialet kaldes ofte dielektrisk opvarmning af materialet. Denne opvarmning udføres ved hjælp af enten elektriske felter med RF-frekvenser eller elektromagnetiske felter. Det anvendte felt skal svinge for dielektrisk rotation at finde sted. Frekvensen og bølgelængden af ​​det anvendte felt påvirker også systemets funktion.

Dielektrisk opvarmning

Som beskrevet nedenfor består kredsløbsdiagrammet for det dielektriske varmesystem af to metalplader, hvortil det elektriske felt påføres. Materialet, der skal opvarmes, placeres mellem disse to metaller. Der er to typer måder, hvorpå materialet opvarmes ved hjælp af opvarmningsprocessen.


Opvarmning ved hjælp af lavfrekvente bølger som en nærfelteffekt og opvarmning med højfrekvente bølger ved hjælp af elektromagnetiske bølger. Den type materialer, der opvarmes ved hjælp af disse forskellige typer bølger, er også forskellig.

Lavfrekvente bølger har højere bølgelængder. Således kan de trænge dybere gennem ikke-ledende materialer end elektromagnetiske bølger. Systemer, der bruger lavfrekvente felter, skal have afstanden mellem radiator og absorber til at være mindre end 1 / 2π af bølgelængden. Så processen med opvarmning ved hjælp af et lavfrekvent elektrisk felt er nær - kontaktproces.

Systemer med højere frekvens har lavere bølgelængder. Elektromagnetiske bølger og mikrobølger bruges til disse systemer. I disse systemer er afstanden mellem metalplader større end bølgelængden af ​​det påførte felt. I disse systemer dannes konventionelle fjernfelt-elektromagnetiske bølger mellem metalpladerne.

Anvendelser af dielektrisk opvarmning

Dielektrisk opvarmningsprincip ved hjælp af højfrekvente elektriske felter blev foreslået i 1930'erne på Bell Telephone Laboratories. Ved at variere frekvensen af ​​elektriske felter er de dielektriske systemer designet til mange typer applikationer.

Når der anvendes mikrobølger

I denne dielektriske opvarmning er 2,45 GHz af mikrobølgeovn af frekvens anvendes. Mikrobølgeovne, der bruges i hjemmet, er et eksempel på denne type applikationer. Disse systemer giver mindre gennemtrængende og meget effektivt varmesystem. Mikrobølgevolumetrisk opvarmning giver en større gennemtrængningsdybde. Denne opvarmning anvendes således til opvarmning af væsker, suspensioner og faste stoffer i industriel skala.

Mikrobølgeovn

Mikrobølgeovn

Mikrobølgevolumetrisk opvarmning anvendes til pasteurisering, Flash-pasteurisering, mikrobølgekemi, sterilisering, konservering af fødevarer, produktion af biobrændstof osv.

Når der bruges radiofrekvenser

  • RF-dielektrikum finder ofte applikationer i afgrødeproduktionsområdet.
  • Denne type opvarmning bruges til at dræbe skadedyr i mad efter høsten af ​​afgrøden.
  • Denne type opvarmning kan opvarme materialer ensartet.
  • Denne type opvarmning kan behandle mad hurtigt.
  • Diatermi, processen med RF-opvarmning af muskler til muskelterapi bruger denne type opvarmning.
  • Processen kaldet hypertermi-terapi, hvor højere temperaturer er vant til
  • dræbe kræft og tumorvæv, anvendes opvarmning med RF-frekvenser
Kortbølge diatermi

Kortbølge diatermi

Fødevareforarbejdning

Ved bagning af kiks i produktionslinjen reducerer RF dielektrisk opvarmning bagetiden. Rigtig størrelse, form og farvekiks kan produceres med ovn, men RF-opvarmning kan fjerne den resterende fugt fra allerede tørrede dele af kiksene.

  • RF-opvarmning kan øge ovnens kapacitet, der bruges i fødevareproduktionsfabrikker, op til 50%.
  • Kornbaserede babyprodukter og morgenmadsprodukter bruger efterbagning ved RF dielektrisk opvarmning.
  • Ved tørring af mad anvendes dielektrisk bagning sammen med konventionel bagning.
  • Når der anvendes et elektromagnetisk dielektrikum til bagning, opnås en bedre madkvalitet.
  • Fødevares ernæringsmæssige og sensoriske egenskaber kan bevares under forarbejdning af fødevarer, når der anvendes elektromagnetisk dielektrisk opvarmning, da højere forarbejdningstemperaturer kan opnås på kortere tid.

Lige fra perioden for opfindelsen anvendes dielektrisk opvarmning i forskellige former. Fra en fantastisk mad processor til en præcis elektrokirurgisk metode havde dielektrikum fundet sin anvendelse i næsten alle videnskabsfelt.

Opsætning af dielektrisk opvarmningsmekanisme kan ses som ligner strukturen på kondensatoren . I kondensator er dielektrikum placeret mellem to ledende plader, og elektricitet produceres i et dielektrikum. Mens et dielektrisk varmesystem placeres det materiale, der skal opvarmes, mellem to ledende plader, hvortil der påføres elektrisk felt, og der genereres varme inde i materialet.

Nu en dag dielektrisk opvarmning har fundet mange anvendelser i landbrugsindustrien til implementering af mange skadedyrsbekæmpelsesmetoder. Det elektriske felt anvendt til en mikrobølgeovn er felt med lavere frekvens eller højere frekvens?