Работа на диелектричната отоплителна система и нейното приложение

Работа на диелектричната отоплителна система и нейното приложение

Изобретяването на начини за готвене на храна и използване на огън е изиграло голяма роля в еволюцията на хората. Научихме се да използваме огън за готвене, за топене метали , за производствените процеси в индустриите и т.н. Но най-големият пробив дойде, когато изобретихме начини да правим едни и същи неща, без да използваме огън. С течение на времето и разработване на технологии , разработихме много алтернативи, които да използваме вместо огън за отоплителни процеси. Едно от тези забележителни изобретения е принципът на „диелектрично нагряване“. Нека да видим как работи този принцип и как се прилага.



Какво е диелектрично отопление?

Дефиницията на диелектричното нагряване може да се посочи като - „процесът на нагряване на материала чрез предизвикване на диелектрично движение в неговите молекули, използвайки редуващи се електрически полета “. Всички материали са изградени от молекули, които са съставени от атоми. The Диелектрична схема на отоплителната верига е показано по-долу.


Полярните молекули съдържат електрически диполни моменти. Когато такива молекули са изложени на електрическото поле, те се опитват да се подредят по посока на полето. Когато приложеното поле трепти, тези молекули на материала се подлагат на въртене, за да се поддържат подравнени с полето. Когато полето промени посоката, тези молекули също обръщат посоката си. Този процес се нарича „Диелектрично въртене“.





Диелектрично отопление

Диелектрично отопление

Температурата на молекулите е свързана с кинетичната енергия на молекулите. При диелектричното въртене на молекулите, с увеличаване на кинетичната енергия на молекулите, температурата на молекулите се увеличава. Когато молекулите се сблъскат или влязат в контакт с други молекули, тази енергия се прехвърля към всички части на материала, като по този начин материалът се загрява.



По този начин въртенето на диелектрика в Материалът често се нарича диелектрично нагряване на материала. Това отопление се извършва или с помощта на електрически полета с RF честоти, или електромагнитни полета. Приложеното поле трябва да бъде трептящо, за да се извърши диелектрично въртене. Честотата и дължината на вълната на приложеното поле също влияят върху функционирането на системата.

Диелектрично отопление работи

Както е описано по-долу, електрическата схема на диелектричната отоплителна система се състои от две метални пластини, към които е приложено електрическото поле. Материалът, който се нагрява, се поставя между тези два метала. Има два вида начини, по които материалът се нагрява с помощта на нагревателния процес.


Нагряване с помощта на нискочестотни вълни като ефект на близко поле и нагряване с високочестотни вълни с помощта на електромагнитни вълни. Видът на материалите, нагрявани с помощта на тези различни видове вълни, също е различен.

Нискочестотните вълни имат по-високи дължини на вълните. По този начин те могат да проникнат през непроводими материали по-дълбоко от електромагнитните вълни. Системите, използващи нискочестотни полета, трябва да имат разстоянието между радиатора и абсорбера по-малко от 1 / 2π от дължината на вълната. И така, процесът на нагряване с помощта на нискочестотно електрическо поле е почти контактен процес.

Системите с по-висока честота имат по-ниски дължини на вълната. Електромагнитни вълни и микровълни се използват за тези системи. В тези системи разстоянието между металните плочи е по-голямо от дължината на вълната на приложеното поле. В тези системи между металните плочи се образуват конвенционални електромагнитни вълни от далечно поле.

Приложения на диелектричното отопление

Принципът на диелектрично нагряване с използване на високочестотни електрически полета е предложен през 30-те години в Bell Telephone Laboratories. Чрез промяна на честотата на електрическите полета диелектричните системи са проектирани за много видове приложения.

Когато се използват микровълни

При това диелектрично отопление, 2,45 GHz на честота се използва. Микровълновите фурни, използвани в домовете, са пример за този тип приложения. Тези системи осигуряват по-малко проникваща и високоефективна отоплителна система. Микровълновото обемно нагряване осигурява по-голяма дълбочина на проникване. По този начин това отопление се използва за нагряване на течности, суспензии и твърди вещества в промишлен мащаб.

Микровълнова печка

Микровълнова печка

Микровълново обемно нагряване се прилага за пастьоризация, флаш пастьоризация, микровълнова химия, стерилизация, консервиране на храни, производство на биогорива и др.

Когато се използват радиочестоти

  • RF диелектрикът често намира приложение в областта на растениевъдството.
  • Този тип отопление се използва за унищожаване на някои вредители в храната след прибиране на реколтата.
  • Този тип отопление може да загрява равномерно материалите.
  • Този тип отопление може бързо да обработва храната.
  • Диатермия, процесът на RF нагряване на мускулите за мускулна терапия използва този тип нагряване.
  • Процесът, наречен Хипертермия терапия, при който са свикнали по-високи температури
  • убиват рака и туморните тъкани, прилага се нагряване с радиочестотни честоти
Диатермия на къси вълни

Диатермия на къси вълни

Обработка на храна

При печене на бисквити в производствената линия, RF диелектричното нагряване ще намали времето за печене. Правилният размер, форма и цвят бисквити могат да бъдат произведени с фурна, но RF отоплението може да отстрани останалата влага от вече изсъхналите части на бисквитите.

  • RF отоплението може да увеличи капацитета на фурната, използвана във фабриките за производство на храни, до 50%.
  • Бебешки продукти на зърнени култури и зърнени закуски използват последващото печене чрез RF диелектрично отопление.
  • При сушенето на храните се използва диелектрично печене заедно с конвенционалното печене.
  • Когато за печене се използва електромагнитен диелектрик, се постига по-добро качество на храната.
  • Хранителните и сензорни свойства на храната могат да се запазят по време на обработката на храната, когато се използва електромагнитно диелектрично нагряване, тъй като по-високи температури на обработка могат да бъдат постигнати за по-кратък период от време.

Още от периода на своето изобретение диелектричното нагряване се използва в различни форми. От невероятна храна процесор до точен електрохирургичен метод, диелектрикът беше намерил приложение в почти всяка област на науката.

Настройката на диелектричния нагревателен механизъм може да се разглежда като подобна на структурата на кондензатора . В кондензатора диелектрикът е поставен между две проводящи плочи и електричеството се произвежда в диелектрик. Докато в диелектричната отоплителна система материалът, който трябва да се нагрее, се поставя между две проводящи плочи, към които се прилага електрическо поле и се генерира топлина вътре в материала.

В днешно време диелектрично отопление е намерил много приложения в селскостопанската индустрия за прилагане на много методи за борба с вредителите. Електрическото поле, приложено за микровълнова фурна, е По-нискочестотно или по-високочестотно поле?