Die Erfindung von Methoden zum Kochen und Verwenden von Feuer hatte eine große Rolle in der Evolution des Menschen gespielt. Wir haben gelernt, mit Feuer zu kochen, zu schmelzen Metalle , für Produktionsprozesse in der Industrie usw. Der größte Durchbruch gelang jedoch, als wir Wege erfanden, um dieselben Dinge ohne Feuer zu tun. Im Laufe der Zeit und Entwicklung von Technologien Wir haben viele Alternativen entwickelt, die anstelle von Feuer für Heizprozesse verwendet werden können. Eine solche bemerkenswerte Erfindung ist das Prinzip der 'dielektrischen Erwärmung'. Mal sehen, wie dieses Prinzip funktioniert und wie es angewendet wird.
Was ist dielektrische Heizung?
Die Definition der dielektrischen Erwärmung kann wie folgt ausgedrückt werden: „Der Prozess des Aufheizens von Material durch Verursachen einer dielektrischen Bewegung in seinen Molekülen unter Verwendung von elektrische Wechselfelder “. Alle Materialien bestehen aus Molekülen, die aus Atomen bestehen. Das Schaltplan der dielektrischen Heizung wird unten gezeigt.
Polare Moleküle enthalten elektrische Dipolmomente. Wenn solche Moleküle dem elektrischen Feld ausgesetzt sind, versuchen sie, sich in Richtung des Feldes auszurichten. Wenn das angelegte Feld schwingt, werden diese Moleküle des Materials rotiert, um sich mit dem Feld auszurichten. Wenn das Feld die Richtung ändert, kehren diese Moleküle auch ihre Richtung um. Dieser Vorgang wird als 'dielektrische Rotation' bezeichnet.
Die Temperatur der Moleküle hängt mit der kinetischen Energie der Moleküle zusammen. Bei der dielektrischen Rotation der Moleküle steigt mit zunehmender kinetischer Energie der Moleküle die Temperatur der Moleküle. Wenn die Moleküle kollidieren oder mit anderen Molekülen in Kontakt kommen, diese Energie wird auf alle Teile des Materials übertragen, wodurch das Material erwärmt wird.
Somit dielektrische Drehung in das Material wird oft als dielektrische Erwärmung des Materials bezeichnet. Diese Erwärmung erfolgt entweder mit elektrischen Feldern mit HF-Frequenzen oder mit elektromagnetischen Feldern. Das angelegte Feld sollte oszillieren, damit eine dielektrische Drehung stattfindet. Die Frequenz und Wellenlänge des angelegten Feldes beeinflussen auch die Funktion des Systems.
Dielektrische Heizung arbeiten
Wie nachstehend beschrieben, besteht der Schaltplan des dielektrischen Heizsystems aus zwei Metallplatten, an die das elektrische Feld angelegt wird. Das zu erhitzende Material wird zwischen diese beiden Metalle gelegt. Es gibt zwei Arten, wie Material im Heizverfahren erhitzt wird.
Erwärmung mit niederfrequenten Wellen als Nahfeldeffekt und Erwärmung mit hochfrequenten Wellen mit elektromagnetischen Wellen. Die Art der Materialien, die unter Verwendung dieser verschiedenen Arten von Wellen erhitzt werden, ist ebenfalls unterschiedlich.
Niederfrequenzwellen haben höhere Wellenlängen. Somit können sie nichtleitende Materialien tiefer durchdringen als elektromagnetische Wellen. Bei Systemen mit Niederfrequenzfeldern sollte der Abstand zwischen Strahler und Absorber weniger als 1 / 2π der Wellenlänge betragen. Der Prozess des Erhitzens unter Verwendung eines niederfrequenten elektrischen Feldes ist also ein Nahkontaktprozess.
Hochfrequenzsysteme haben niedrigere Wellenlängen. Elektromagnetische Wellen und Mikrowellen werden für diese Systeme verwendet. In diesen Systemen ist der Abstand zwischen Metallplatten größer als die Wellenlänge des angelegten Feldes. In diesen Systemen werden herkömmliche elektromagnetische Fernfeldwellen zwischen den Metallplatten gebildet.
Anwendungen der dielektrischen Erwärmung
Das Prinzip der dielektrischen Erwärmung unter Verwendung hochfrequenter elektrischer Felder wurde in den 1930er Jahren in den Bell Telephone Laboratories vorgeschlagen. Durch Variation der Frequenz elektrischer Felder sind die dielektrischen Systeme für viele Arten von Anwendungen ausgelegt.
Wenn Mikrowellen verwendet werden
Bei dieser dielektrischen Erwärmung werden die 2,45 GHz der Mikrowelle der Frequenz wird eingesetzt. Ein Beispiel für diese Art von Anwendungen sind Mikrowellenherde, die in Privathaushalten verwendet werden. Diese Systeme bieten ein weniger durchdringendes und hocheffizientes Heizsystem. Die volumetrische Mikrowellenerwärmung sorgt für eine größere Eindringtiefe. Somit wird diese Erwärmung zum Erhitzen von Flüssigkeiten, Suspensionen und Feststoffen im industriellen Maßstab verwendet.
Mikrowelle
Die volumetrische Mikrowellenerwärmung wird für Pasteurisierung, Flash-Pasteurisierung, Mikrowellenchemie, Sterilisation, Lebensmittelkonservierung, Biokraftstoffherstellung usw. angewendet.
Wenn Radiofrequenzen verwendet werden
- HF-Dielektrikum findet häufig Anwendung im Bereich der Pflanzenproduktion.
- Diese Art der Erwärmung wird verwendet, um einige Schädlinge in Lebensmitteln nach der Ernte der Ernte abzutöten.
- Diese Art der Erwärmung kann Materialien gleichmäßig erwärmen.
- Diese Art der Erwärmung kann Lebensmittel schnell verarbeiten.
- Diathermie, der Prozess der HF-Erwärmung von Muskeln für die Muskeltherapie, verwendet diese Art der Erwärmung.
- Der Prozess heißt Hyperthermie-Therapie, bei dem höhere Temperaturen gewohnt sind
- Krebs und Tumorgewebe abtöten, mit HF-Frequenzen erhitzen
Nahrungsmittelverarbeitung
Beim Nachbacken von Keksen in der Produktionslinie reduziert die dielektrische HF-Erwärmung die Backzeit. Kekse mit der richtigen Größe, Form und Farbe können mit dem Ofen hergestellt werden, aber durch HF-Erhitzen kann die verbleibende Feuchtigkeit aus bereits getrockneten Teilen der Kekse entfernt werden.
- HF-Heizung kann die Kapazität des Ofens, der in Fabriken zur Lebensmittelherstellung verwendet wird, um bis zu 50% erhöhen.
- Babyprodukte auf Getreidebasis und Frühstückszerealien verwenden das Nachbacken durch dielektrische HF-Erwärmung.
- Beim Trocknen von Lebensmitteln wird dielektrisches Backen zusammen mit herkömmlichem Backen verwendet.
- Wenn ein elektromagnetisches Dielektrikum zum Backen verwendet wird, wird eine bessere Qualität der Lebensmittel erreicht.
- Die ernährungsphysiologischen und sensorischen Eigenschaften von Lebensmitteln können während der Lebensmittelverarbeitung erhalten bleiben, wenn elektromagnetische dielektrische Erwärmung verwendet wird, da höhere Verarbeitungstemperaturen in kürzerer Zeit erreicht werden können.
Seit der Erfindung wird dielektrische Erwärmung in verschiedenen Formen eingesetzt. Von einem tollen Essen Prozessor Für eine präzise elektrochirurgische Methode hatte das Dielektrikum seine Anwendung in fast allen Bereichen der Wissenschaft gefunden.
Der Aufbau des dielektrischen Heizmechanismus kann als ähnlich wie die Struktur von angesehen werden der Kondensator . Im Kondensator wird ein Dielektrikum zwischen zwei leitenden Platten angeordnet und Elektrizität in einem Dielektrikum erzeugt. Während in einem dielektrischen Heizsystem das zu erhitzende Material zwischen zwei leitenden Platten angeordnet ist, an die ein elektrisches Feld angelegt wird und im Inneren des Materials Wärme erzeugt wird.
Heutzutage dielektrische Erwärmung hat in der Landwirtschaft viele Anwendungen für die Implementierung vieler Schädlingsbekämpfungsmethoden gefunden. Das elektrische Feld, das für einen Mikrowellenherd angelegt wird, ist ein Feld mit niedrigerer Frequenz oder höherer Frequenz?
