Vynález způsobů, jak vařit jídlo a používat oheň, hrál velkou roli ve vývoji lidí. Naučili jsme se používat oheň k vaření, k tavení kovy , pro výrobní procesy v průmyslových odvětvích atd. Ale největší průlom nastal, když jsme vymysleli způsoby, jak dělat stejné věci bez použití ohně. Postupem času a vývoj technologií vyvinuli jsme mnoho alternativ k použití místo ohně pro procesy ohřevu. Jedním z takových pozoruhodných vynálezů je princip „dielektrického ohřevu“. Podívejme se, jak tento princip funguje a jak se uplatňuje.
Co je to dielektrické topení?
Definici dielektrického ohřevu lze označit jako - „proces ohřevu materiálu vyvoláním dielektrického pohybu v jeho molekulách pomocí střídavé elektrické pole '. Všechny materiály jsou tvořeny molekulami složenými z atomů. The Dielektrické schéma topného okruhu je zobrazen níže.
Polární molekuly obsahují elektrické dipólové momenty. Když jsou takové molekuly vystaveny elektrickému poli, pokusí se vyrovnat ve směru pole. Když aplikované pole osciluje, tyto molekuly materiálu procházejí rotacemi, aby se udržovaly v souladu s polem. Když pole změní směr, tyto molekuly také obrátí svůj směr. Tento proces se nazývá „dielektrická rotace“.
Teplota molekul souvisí s kinetickou energií molekul. V dielektrické rotaci molekul, jak se zvyšuje kinetická energie molekul, se zvyšuje teplota molekul. Když se molekuly srazí nebo přijdou do styku s jinými molekulami, tuto energii se přenáší na všechny části materiálu, čímž se materiál zahřívá.
Tedy dielektrická rotace dovnitř materiál se často označuje jako dielektrický ohřev materiálu. Toto zahřívání se provádí buď pomocí elektrických polí vysokofrekvenčních frekvencí nebo elektromagnetických polí. Aplikované pole by mělo oscilovat, aby došlo k dielektrické rotaci. Frekvence a vlnová délka aplikovaného pole také ovlivňují fungování systému.
Dielektrické topení pracuje
Jak je popsáno níže, schéma zapojení dielektrického topného systému sestává ze dvou kovových desek, na které je aplikováno elektrické pole. Materiál, který má být ohříván, je umístěn mezi tyto dva kovy. Existují dva typy způsobů ohřevu materiálu pomocí procesu ohřevu.
Ohřev pomocí nízkofrekvenčních vln jako efekt blízkého pole a ohřev pomocí vysokofrekvenčních vln pomocí elektromagnetických vln. Typ materiálů ohřívaných pomocí těchto různých typů vln je také odlišný.
Nízkofrekvenční vlny mají vyšší vlnové délky. Mohou tak proniknout nevodivými materiály hlouběji než elektromagnetické vlny. Systémy využívající nízkofrekvenční pole by měly mít vzdálenost mezi zářičem a absorbérem menší než 1 / 2π vlnové délky. Proces ohřevu pomocí nízkofrekvenčního elektrického pole je tedy téměř kontaktním procesem.
Vysokofrekvenční systémy mají nižší vlnové délky. Elektromagnetické vlny a mikrovlnné trouby se pro tyto systémy používají. V těchto systémech je vzdálenost mezi kovovými deskami větší než vlnová délka aplikovaného pole. V těchto systémech se mezi kovovými deskami tvoří konvenční elektromagnetické vlny vzdáleného pole.
Aplikace dielektrického vytápění
Princip dielektrického ohřevu pomocí vysokofrekvenčních elektrických polí byl navržen ve 30. letech 20. století v Bell Telephone Laboratories. Změnou frekvence elektrických polí jsou dielektrické systémy navrženy pro mnoho typů aplikací.
Když se používají mikrovlnné trouby
V tomto dielektrickém ohřevu je 2,45 GHz mikrovlnná frekvence se používá. Příkladem tohoto typu aplikací jsou mikrovlnné trouby používané v domácnostech. Tyto systémy poskytují méně pronikavý a vysoce účinný systém vytápění. Mikrovlnný objemový ohřev poskytuje větší hloubku průniku. Toto ohřívání se tedy používá k ohřevu kapalin, suspenzí a pevných látek v průmyslovém měřítku.
Mikrovlnná trouba
Mikrovlnný objemový ohřev se používá pro pasterizaci, flash pasterizaci, mikrovlnnou chemii, sterilizaci, konzervaci potravin, výrobu biopaliv atd.
Jsou-li použity rádiové frekvence
- RF dielektrikum často nachází uplatnění v oblasti rostlinné výroby.
- Tento typ ohřevu se používá k usmrcení některých škůdců v potravinách po sklizni plodiny.
- Tento typ ohřevu může materiály rovnoměrně ohřívat.
- Tento typ ohřevu dokáže rychle zpracovat jídlo.
- Diatermie, proces RF ohřevu svalu pro svalovou terapii využívá tento typ ohřevu.
- Proces zvaný Hypertermická terapie, při kterém jsou zvyklí vyšší teploty
- zabít rakovinu a nádorové tkáně, je použito zahřívání pomocí RF frekvencí
Zpracování potravin
Při následném pečení sušenek na výrobní lince sníží vysokofrekvenční dielektrický ohřev dobu pečení. Správnou velikost, tvar a barvu sušenek lze vyrobit pomocí trouby, ale RF ohřev může odstranit zbývající vlhkost z již zaschlých částí sušenek.
- Vysokofrekvenční ohřev může zvýšit kapacitu trouby používané v továrnách na výrobu potravin až o 50%.
- Cereální výrobky pro děti a snídaňové cereálie využívají dopečení pomocí RF dielektrického ohřevu.
- Při sušení potravin se používá dielektrické pečení spolu s konvenčním pečením.
- Když se k pečení použije elektromagnetické dielektrikum, dosáhne se lepší kvality jídla.
- Při použití elektromagnetického dielektrického ohřevu lze při zpracování potravin zachovat nutriční a senzorické vlastnosti potravin, protože vyšších teplot zpracování lze dosáhnout za kratší dobu.
Hned od doby svého vynálezu se dielektrické topení používá v různých formách. Z úžasného jídla procesor na přesnou metodu elektrochirurgie našlo dielektrikum své uplatnění téměř ve všech vědních oborech.
Na nastavení dielektrického ohřívacího mechanismu lze pohlížet podobně jako na strukturu kondenzátor . V kondenzátoru je dielektrikum umístěno mezi dvě vodivé desky a elektřina je vyráběna v dielektriku. Zatímco v systému dielektrického ohřevu je materiál, který má být ohříván, umístěn mezi dvě vodivé desky, na které je aplikováno elektrické pole a uvnitř materiálu se generuje teplo.
Nyní den dielektrické topení našel v zemědělském průmyslu mnoho aplikací pro implementaci mnoha metod hubení škůdců. Elektrické pole použité pro mikrovlnnou troubu je pole s nižší nebo vyšší frekvencí?
