Az ételek főzésének és a tűz használatának feltalálása nagy szerepet játszott az emberek fejlődésében. Megtanultuk használni a tüzet főzéshez, olvadáshoz fémek , az ipari termelési folyamatokhoz, stb. De a legnagyobb áttörés akkor következett be, amikor feltaláltuk a módját, hogy ugyanazokat a dolgokat tûz nélkül végezzük. Az idő múlásával és technológiák fejlesztése , számos alternatívát fejlesztettünk ki a tűz helyett a fűtési folyamatokhoz. Az egyik ilyen figyelemre méltó találmány a „dielektromos fűtés” elve. Lássuk, hogyan működik ez az elv és hogyan alkalmazzák.
Mi az a dielektromos fűtés?
A dielektromos melegítés meghatározása a következőképpen határozható meg: „az anyag felmelegedésének folyamata, amely molekulákban dielektromos mozgást okoz váltakozó elektromos mezők “. Minden anyag molekulákból áll, amelyek atomokból állnak. A Dielektromos fűtési kapcsolási rajz alább látható.
A poláris molekulák elektromos dipólus momentumokat tartalmaznak. Amikor az ilyen molekulák ki vannak téve az elektromos mezőnek, megpróbálnak igazodni a mező irányába. Amikor az alkalmazott mező oszcillál, ezek az anyagmolekulák forgásokon mennek keresztül annak érdekében, hogy a mezőhöz igazodjanak. Amikor a mező irányt vált, ezek a molekulák is megfordítják irányukat. Ezt a folyamatot „dielektromos forgatásnak” hívják.
A molekulák hőmérséklete összefügg a molekulák kinetikus energiájával. A molekulák dielektromos rotációjában, a molekulák kinetikus energiájának növekedésével a molekulák hőmérséklete nő. Amikor a molekulák ütköznek vagy más molekulákkal érintkeznek, ezt az energiát az anyag minden részére átkerül, így felmelegíti az anyagot.
Így a dielektromos forgás az anyag gyakran az anyag dielektromos melegítésének nevezik. Ez a fűtés vagy RF frekvenciájú elektromos mezőkkel, vagy elektromágneses terekkel történik. Az alkalmazott mezőnek rezgőnek kell lennie a dielektromos forgatáshoz. Az alkalmazott tér frekvenciája és hullámhossza szintén befolyásolja a rendszer működését.
Dielektromos fűtési munka
Az alábbiakban leírtak szerint a dielektromos fűtési rendszer kapcsolási rajza két fémlemezből áll, amelyekre az elektromos mezőt alkalmazzák. A melegítendő anyag e két fém közé kerül. Az anyag melegítésének kétféle módja van a fűtési eljárás segítségével.
Fűtés alacsony frekvenciájú hullámokkal, közeli mező hatásként, és fűtés nagyfrekvenciás hullámokkal elektromágneses hullámok felhasználásával. Az ilyen típusú hullámok alkalmazásával fűtött anyagok típusa is eltérő.
Az alacsony frekvenciájú hullámok hullámhossza nagyobb. Így mélyebben behatolhatnak a nem vezető anyagokon, mint az elektromágneses hullámok. Az alacsony frekvenciájú mezőket használó rendszereknek a radiátor és az abszorber közötti távolságnak a hullámhossz 1 / 2π-nél kisebbnek kell lennie. Tehát az alacsony frekvenciájú elektromos térrel történő fűtés folyamata érintkezés nélküli.
A magasabb frekvenciájú rendszerek hullámhossza alacsonyabb. Elektromágneses hullámok és mikrohullámok ezeket a rendszereket használják. Ezekben a rendszerekben a fémlemezek közötti távolság nagyobb, mint az alkalmazott tér hullámhossza. Ezekben a rendszerekben a hosszú távú elektromágneses hullámok képződnek a fémlemezek között.
Dielektromos fűtés alkalmazásai
A nagyfrekvenciás elektromos mezőket alkalmazó dielektromos fűtés elvét az 1930-as években javasolták a Bell Telephone Laboratories-ban. Az elektromos mezők frekvenciájának változtatásával a dielektromos rendszereket sokféle alkalmazásra tervezték.
Mikrohullámok használatakor
Ebben a dielektromos fűtésben a 2,45 GHz-es mikrohullámú frekvencia használt. Az otthonokban használt mikrohullámú sütők példák az ilyen típusú alkalmazásokra. Ezek a rendszerek kevésbé behatoló és rendkívül hatékony fűtési rendszert biztosítanak. A mikrohullámú volumetrikus fűtés nagyobb behatolási mélységet biztosít. Így ezt a fűtést folyadékok, szuszpenziók és szilárd anyagok ipari méretű fűtésére használják.
Mikrohullámú sütő
Mikrohullámú volumetrikus fűtést alkalmaznak pasztőrözésre, gyors pasztörizálásra, mikrohullámú kémiai, sterilizálási, élelmiszer-tartósítási, bioüzemanyag-gyártási stb.
Ha rádiófrekvenciákat használnak
- Az RF dielektrikum gyakran a növénytermesztés területén talál alkalmazást.
- Ezt a fajta fűtést használják a kártevők elpusztítására az élelmiszerekben a termés betakarítása után.
- Ez a fajta fűtés egységesen melegítheti az anyagokat.
- Ez a fajta fűtés gyorsan feldolgozhatja az ételt.
- A diatermia, az izom RF kezelésének izomterápiás folyamata ezt a fajta fűtést használja.
- A hipertermia terápiának nevezett folyamat, amelyben magasabb hőmérsékleteket szoktak használni
- megöli a rákot és a tumorszöveteket, RF frekvenciákkal történő melegítést alkalmaznak
Élelmiszer feldolgozás
A gyártósorban a kekszek utósütésekor az RF dielektromos melegítés csökkenti a sütési időt. Megfelelő méretű, formájú és színű kekszek készíthetők sütővel, de az RF melegítéssel a maradék nedvesség eltávolítható a keksz már megszárított részeiből.
- Az RF-fűtés akár 50% -kal is növelheti az élelmiszer-előállító gyárakban használt kemence kapacitását.
- A gabonaalapú csecsemőtermékek és a reggeli gabonafélék az RF dielektromos fűtés utáni sütését használják.
- Az ételek szárításakor dielektromos sütést alkalmaznak a hagyományos sütéssel együtt.
- Ha sütéshez elektromágneses dielektromos anyagot használnak, jobb minőségű élelmiszer érhető el.
- Az élelmiszerek táplálkozási és érzékszervi tulajdonságai megmaradhatnak az élelmiszer-feldolgozás során, ha elektromágneses dielektromos fűtést alkalmaznak, mivel magasabb feldolgozási hőmérsékletek érhetők el rövidebb idő alatt.
A dielektromos fűtést a találmány kezdetétől fogva különféle formákban alkalmazzák. Elképesztő ételektől processzor precíz elektro-műtéti módszerrel a dielektrikum szinte minden tudományterületen megtalálta alkalmazását.
A dielektromos fűtési mechanizmus beállítása hasonlónak tekinthető a a kondenzátor . A kondenzátorban dielektromos elemet helyezünk két vezető lemez közé, és dielektrikumban villamos energiát állítunk elő. Míg egy dielektromos fűtési rendszerben a melegítendő anyagot két vezető lemez közé helyezik, amelyekre elektromos mező hat, és az anyag belsejében hő keletkezik.
Manapság dielektromos fűtés számos alkalmazást talált a mezőgazdaságban számos kártevőirtási módszer alkalmazására. A mikrohullámú sütőnél alkalmazott elektromos mező alacsonyabb vagy magasabb frekvenciájú mező?
