Dielektrisk oppvarmingssystem fungerer og dets applikasjoner

Dielektrisk oppvarmingssystem fungerer og dets applikasjoner

Oppfinnelsen av måter å lage mat og bruke ild hadde spilt en stor rolle i utviklingen av mennesker. Vi har lært å bruke ild til å lage mat, smelte metaller , for produksjonsprosesser i bransjer osv. Men det største gjennombruddet kom da vi oppfant måter å gjøre de samme tingene uten å bruke ild. Med tiden og utvikle teknologier , har vi utviklet mange alternativer å bruke i stedet for brann til oppvarmingsprosesser. En av slike bemerkelsesverdige oppfinnelser er prinsippet om 'Dielektrisk oppvarming'. La oss se hvordan dette prinsippet fungerer og hvordan det blir brukt.



Hva er dielektrisk oppvarming?

Definisjonen av dielektrisk oppvarming kan angis som - “prosessen med oppvarming av materiale ved å forårsake dielektrisk bevegelse i molekylene ved bruk av vekslende elektriske felt “. Alle materialer består av molekyler som er sammensatt av atomer. De Dielektrisk varmekretsdiagram er vist nedenfor.


Polare molekyler inneholder elektriske dipolmomenter. Når slike molekyler blir utsatt for det elektriske feltet, prøver de å justere seg i retning av feltet. Når det påførte feltet svinger, gjennomgår disse molekylene av materialet rotasjoner for å holde seg på linje med feltet. Når feltet endrer retning, reverserer disse molekylene også sin retning. Denne prosessen kalles 'Dielektrisk rotasjon'.





Dielektrisk oppvarming

Dielektrisk oppvarming

Molekylenes temperatur er relatert til molekylenes kinetiske energi. I molekylenes dielektriske rotasjon, når molekylenes kinetiske energi øker, øker temperaturen på molekylene. Når molekylene kolliderer eller kommer i kontakt med andre molekyler, denne energien blir overført til alle deler av materialet og dermed varme opp materialet.



Dermed dielektrisk rotasjon i Materialet blir ofte referert til som dielektrisk oppvarming av materialet. Denne oppvarmingen skjer enten ved hjelp av elektriske felt med RF-frekvenser eller elektromagnetiske felt. Det påførte feltet skal svinge for at dielektrisk rotasjon skal finne sted. Frekvensen og bølgelengden til det påførte feltet påvirker også funksjonen til systemet.

Dielektrisk oppvarming fungerer

Som beskrevet nedenfor består kretsskjemaet for det dielektriske oppvarmingssystemet av to metallplater som det elektriske feltet er påført på. Materialet som skal varmes opp plasseres mellom disse to metallene. Det er to typer måter materialet varmes opp ved hjelp av oppvarmingsprosessen.


Oppvarming ved hjelp av lavfrekvente bølger, som en nærfelteffekt og oppvarming med høyfrekvente bølger ved hjelp av elektromagnetiske bølger. Materialtypen som er oppvarmet ved hjelp av disse forskjellige typer bølger er også forskjellig.

Lavfrekvente bølger har høyere bølgelengder. Dermed kan de trenge gjennom ikke-ledende materialer dypere enn elektromagnetiske bølger. Systemene som bruker lavfrekvente felt, bør ha avstanden mellom radiatoren og absorberen til å være mindre enn 1 / 2π av bølgelengden. Så prosessen med oppvarming ved hjelp av et lavfrekvent elektrisk felt er nær kontaktprosessen.

Systemer med høyere frekvens har lavere bølgelengder. Elektromagnetiske bølger og mikrobølger brukes til disse systemene. I disse systemene er avstanden mellom metallplater større enn bølgelengden til det påførte feltet. I disse systemene dannes konvensjonelle elektromagnetiske bølger av langt felt mellom metallplatene.

Anvendelser av dielektrisk oppvarming

Dielektrisk oppvarmingsprinsipp ved bruk av høyfrekvente elektriske felt ble foreslått på 1930-tallet på Bell Telephone Laboratories. Ved å variere frekvensen til elektriske felt er de dielektriske systemene designet for mange typer applikasjoner.

Når mikrobølger brukes

I denne dielektriske oppvarmingen blir 2,45 GHz av mikrobølgeovn av frekvens benyttes. Mikrobølgeovner som brukes i hjemmet er et eksempel på denne typen applikasjoner. Disse systemene gir mindre gjennomtrengende og svært effektivt oppvarmingssystem. Mikrobølgeovns volumetrisk oppvarming gir større inntrengningsdybde. Dermed brukes denne oppvarmingen til oppvarming av væsker, suspensjoner og faste stoffer i industriell skala.

Mikrobølgeovn

Mikrobølgeovn

Volumetrisk oppvarming av mikrobølgeovn brukes til pasteurisering, Flash-pasteurisering, mikrobølgeovnkjemi, sterilisering, konservering av mat, produksjon av biodrivstoff etc.

Når radiofrekvenser brukes

  • RF-dielektrikum finner ofte bruksområder i avlingens produksjonsområde.
  • Denne typen oppvarming brukes til å drepe noen skadedyr i mat etter høst av avlingen.
  • Denne typen oppvarming kan varme opp materialer jevnt.
  • Denne typen oppvarming kan behandle mat raskt.
  • Diatermi, prosessen med RF-oppvarming av muskler for muskelterapi bruker denne typen oppvarming.
  • Prosessen som kalles hypertermi-terapi, hvor man bruker vanlige temperaturer
  • drepe kreft og svulstvev, brukes oppvarming med RF-frekvenser
Kortbølge diatermi

Kortbølge diatermi

Matbehandling

Ved etterbaking av kjeks i produksjonslinjen vil RF dielektrisk oppvarming redusere steketiden. Riktig størrelse, form og fargekjeks kan produseres med ovn, men RF-oppvarming kan fjerne gjenværende fuktighet fra allerede tørkede deler av kjeksene.

  • RF-oppvarming kan øke kapasiteten til ovnen, som brukes i fabrikker for matproduksjon, opp til 50%.
  • Kornbaserte babyprodukter og frokostblandinger bruker etterbaking med RF-dielektrisk oppvarming.
  • Ved tørking av mat brukes dielektrisk baking sammen med konvensjonell baking.
  • Når et elektromagnetisk dielektrikum brukes til baking, oppnås bedre kvalitet på maten.
  • Ernæringsmessige og sensoriske egenskaper til mat kan bevares under matprosessering når elektromagnetisk dielektrisk oppvarming brukes, ettersom høyere prosesseringstemperaturer kan oppnås på kortere tid.

Helt fra oppfinnelsesperioden blir dielektrisk oppvarming brukt i forskjellige former. Fra en fantastisk mat prosessor til en presis elektrokirurgisk metode, hadde dielektrikum funnet sin anvendelse i nesten alle fagfelt.

Oppsett av dielektrisk oppvarmingsmekanisme kan sees på som lik strukturen til kondensatoren . I kondensator er dielektrikum plassert mellom to ledende plater og elektrisitet produseres i et dielektrikum. Mens det i et dielektrisk oppvarmingssystem plasseres materialet som skal oppvarmes mellom to ledende plater som det elektriske feltet påføres og det genereres varme inne i materialet.

Nå for tiden dielektrisk oppvarming har funnet mange applikasjoner i landbruksindustrien for implementering av mange skadedyrbekjempelsesmetoder. Det elektriske feltet som brukes til en mikrobølgeovn er felt med lavere frekvens eller høyere frekvens?