Vynález spôsobov varenia jedla a použitia ohňa zohral veľkú úlohu pri vývoji človeka. Naučili sme sa používať oheň na varenie, tavenie kovy , pre výrobné procesy v priemysle atď. Ale najväčší prielom nastal, keď sme vymysleli spôsoby, ako robiť rovnaké veci bez použitia ohňa. Postupom času a technológií , sme vyvinuli veľa alternatív, ktoré môžeme namiesto ohňa použiť na vykurovacie procesy. Jedným z takýchto pozoruhodných vynálezov je princíp „dielektrického ohrevu“. Pozrime sa, ako tento princíp funguje a ako sa uplatňuje.
Čo je to dielektrické vykurovanie?
Definíciu dielektrického ohrevu možno označiť ako - „proces ohrievania materiálu vyvolávaním dielektrického pohybu v jeho molekulách pomocou striedavé elektrické polia „. Všetky materiály sú tvorené molekulami, ktoré sú zložené z atómov. The Dielektrická schéma vykurovacieho okruhu je zobrazený nižšie.
Polárne molekuly obsahujú elektrické dipólové momenty. Keď sú také molekuly vystavené elektrickému poľu, pokúsia sa vyrovnať v smere poľa. Keď aplikované pole osciluje, tieto molekuly materiálu prechádzajú rotáciami, aby sa udržali v jednej línii s poľom. Keď pole zmení smer, tieto molekuly tiež obrátia svoj smer. Tento proces sa nazýva „dielektrická rotácia“.
Teplota molekúl súvisí s kinetickou energiou molekúl. V dielektrickej rotácii molekúl, keď sa zvyšuje kinetická energia molekúl, zvyšuje sa teplota molekúl. Keď sa molekuly zrazia alebo prídu do styku s inými molekulami, túto energiu sa prenáša na všetky časti materiálu, čím sa materiál zahrieva.
Takto dielektrická rotácia v materiál sa často označuje ako dielektrické zahrievanie materiálu. Toto zahrievanie sa vykonáva buď pomocou elektrických polí vysokofrekvenčných frekvencií alebo elektromagnetických polí. Aplikované pole by malo kmitať, aby došlo k dielektrickej rotácii. Frekvencia a vlnová dĺžka použitého poľa tiež ovplyvňujú fungovanie systému.
Dielektrické kúrenie pracuje
Ako je opísané nižšie, schéma zapojenia dielektrického vykurovacieho systému pozostáva z dvoch kovových dosiek, na ktoré sa aplikuje elektrické pole. Materiál, ktorý sa má ohriať, sa umiestni medzi tieto dva kovy. Existujú dva typy spôsobov, ako sa materiál ohrieva pomocou procesu ohrevu.
Ohrev pomocou nízkofrekvenčných vĺn ako efekt blízkeho poľa a ohrev pomocou vysokofrekvenčných vĺn pomocou elektromagnetických vĺn. Rovnako sa líši aj druh materiálov ohrievaných pomocou týchto rôznych druhov vĺn.
Nízkofrekvenčné vlny majú vyššie vlnové dĺžky. Môžu teda preniknúť cez nevodivé materiály hlbšie ako elektromagnetické vlny. Systémy používajúce nízkofrekvenčné polia by mali mať vzdialenosť medzi žiaričom a absorbérom menej ako 1 / 2π vlnovej dĺžky. Proces ohrevu pomocou nízkofrekvenčného elektrického poľa je teda takmer kontaktný proces.
Vysokofrekvenčné systémy majú nižšie vlnové dĺžky. Elektromagnetické vlny a mikrovlnky sa pre tieto systémy používajú. V týchto systémoch je vzdialenosť medzi kovovými doskami väčšia ako vlnová dĺžka použitého poľa. V týchto systémoch sa medzi kovovými doskami vytvárajú konvenčné elektromagnetické vlny vzdialeného poľa.
Aplikácie dielektrického vykurovania
Princíp dielektrického ohrevu pomocou vysokofrekvenčných elektrických polí bol navrhnutý v 30. rokoch 20. storočia v Bell Telephone Laboratories. Zmenou frekvencie elektrických polí sú dielektrické systémy určené pre mnoho typov aplikácií.
Keď sa používajú mikrovlnky
V tomto dielektrickom ohreve je 2,45 GHz mikrovlnka frekvencie sa používa. Príkladom tohto typu aplikácií sú mikrovlnné rúry používané v domácnostiach. Tieto systémy poskytujú menej prenikavý a vysoko efektívny vykurovací systém. Mikrovlnné objemové ohrievanie poskytuje väčšiu hĺbku prieniku. Toto ohrievanie sa teda používa na ohrev kvapalín, suspenzií a pevných látok v priemyselnom meradle.
Mikrovlnka
Mikrovlnné objemové ohrievanie sa používa na pasterizáciu, flash pasterizáciu, mikrovlnnú chémiu, sterilizáciu, konzerváciu potravín, výrobu biopalív atď.
Keď sa používajú rádiové frekvencie
- RF dielektrikum často nachádza uplatnenie v oblasti rastlinnej výroby.
- Tento typ vykurovania sa používa na usmrtenie niektorých škodcov v potravinách po zbere plodiny.
- Tento typ vykurovania dokáže rovnomerne ohriať materiály.
- Tento typ ohrevu dokáže rýchlo spracovať jedlo.
- Diatermia, proces vysokofrekvenčného zahrievania svalov pri svalovej terapii využíva tento typ zahrievania.
- Proces nazývaný Hypertermická terapia, pri ktorom sú zvyknuté vyššie teploty
- usmrtia rakovinové a nádorové tkanivá, použije sa zahrievanie pomocou RF frekvencií
Spracovanie potravín
Pri následnom pečení sušienok na výrobnej linke zníži RF dielektrický ohrev čas pečenia. Správnu veľkosť, tvar a farbu sušienok je možné vyrobiť pomocou rúry na pečenie, ale vysokofrekvenčný ohrev dokáže odstrániť zvyšnú vlhkosť z už vysušených častí sušienok.
- Vysokofrekvenčné ohrievanie môže zvýšiť kapacitu pece používanej v továrňach na výrobu potravín až o 50%.
- Detské výrobky na báze cereálií a raňajkové cereálie využívajú dopečenie pomocou RF dielektrického ohrevu.
- Pri sušení potravín sa spolu s klasickým pečením používa dielektrické pečenie.
- Keď sa na pečenie použije elektromagnetické dielektrikum, dosiahne sa lepšia kvalita jedla.
- Nutričné a senzorické vlastnosti potravín sa môžu zachovať počas spracovania potravín, keď sa použije elektromagnetické dielektrické ohrievanie, pretože je možné dosiahnuť vyššie teploty spracovania za kratšiu dobu.
Už od doby svojho vynálezu sa dielektrické vykurovanie používa v rôznych formách. Z úžasného jedla procesor na presnú metódu elektrochirurgie našlo dielektrikum svoje uplatnenie takmer vo všetkých vedných odboroch.
Na nastavenie dielektrického vyhrievacieho mechanizmu sa dá pozerať ako na podobné so štruktúrou kondenzátor . V kondenzátore je dielektrikum umiestnené medzi dvoma vodivými doskami a elektrina sa vyrába v dielektriku. Zatiaľ čo v dielektrickom vykurovacom systéme je materiál, ktorý sa má ohrievať, umiestnený medzi dve vodivé dosky, na ktoré sa aplikuje elektrické pole a vnútri sa vytvára teplo.
Teraz deň dielektrické vykurovanie našla v poľnohospodárskom priemysle mnoho aplikácií na implementáciu mnohých metód ničenia škodcov. Elektrické pole použité pre mikrovlnnú rúru je pole s nízkou alebo vyššou frekvenciou?
