Основы диэлектрического нагрева.

Под диэлектрическим нагревом понимают нагрев диэлектриков и полупроводников в переменном электрическом поле, под действием которого материал нагревается.

Поляризация – процесс смещения связанных зарядов, приводящих к появлению электрического момента у любого микроскопического объема тела.

Поляризацию разделяют:

1. упругую (без инерционная), обуславливает энергию электрического поля

2. релаксационную (инерционная), обуславливает (энергию) теплоту выделяющуюся в нагреваемом материале

 Особенности диэлектрического нагрева

1. теплота выделяется в самом нагреваемом материале, что позволяет в 10…100 раз ускорить нагрев по сравнению с конвективным нагревом, особенно это заметно с малой теплопроводностью (дерево, зерно, пластмасса, клей …)

2. Диэлектрический нагрев селективен (изберателен)

Удельная объемная мощность, а следовательно и температура неоднородного материала различна, эту особенность используют например при дезинфекции.

3. При диэлектрической сушке температура в центре выше, чем по территории, влага перемещается от влажного слоя к сухому и от горячего к холодному. Значит диэлектрическая сушка эффективней конвективной. Напряженность электрического поля в нагреваемом материале зависит от приложенного напряжения, диэлектрической поверхности, расположения и формы электродов, образующих поле. Наиболее часто встречаются следующие способы расположения электродов:

а). Цилиндрический конденсатор

б). Плоский однослойный конденсатор

в). Плоский многослойный конденсатор, с расположением слоев материала по периметру электрического поля

Предельное максимальное значение напряженности ограничивается электрической прочностью нагревательного материала. Например, напряженность должна составлять не более половины от пробивной напряженности для семян овощных культур и зерновых культур и составляет 5…19*10³;Для дерева 40*10³

 

Применение диэлектрического нагрева

1. Биологическое воздействие (стерилизация пищевых продуктов, дезинфекция семян, морение шелкопряда, предпосевная обработка семян, прогрев людей и животных).

2. Сушка пищевых продуктов, древесины, чая, табака, электрических изоляционных материалов, войлока, кожи, бумажных изделий.

3. Теплотехническое воздействие при пропитке древесины, приготовление кукурузных хлопьев.

4. Плавление жиров, пластмасс, стекла, клея, так же изготовление изоляционных материалов и.д.

5. Вулканизация каучука, морение древесины.

 

Недостатки диэлектрического нагрева:

1. Высокое потребление электрической энергии

2. Дорогое оборудование

3. Необходимость в квалифицированном персонале.

 

Следовательно применение диэлектрического нагрева целесообразно там, где это ведет к усовершенствованию технологий и эксплуатационные затраты и издержки компенсируются качеством и количеством продукции.

 

Установки для диэлектрического нагрева

- специальные высокочастотные установки для обработки одного или нескольких видов продукции.

- установки общего назначения

Все установки имеют одинаковую блок-схему

Блок схема установки:

 

1. Блок защиты установки от некорректных и аварийных режимов

2. Повышающий трансформатор до 6-10кВ.

3. Полупроводниковый выпрямитель

4. Ламповый генератор с анодно-разъединительными и сеточными цепями.

5. Блок промежуточных комбинированных контуров с регуляторами мощности, подстроечными емкостями и индуктивностями.

6. Высокочастотное устройство с загрузочным конденсатором.

Материал нагревают в загрузочной емкости 6, напряжении высокой частоты подводится к 6 рабочей емкости через 5.

Основная часть энергии теряется на аноде лампы, которую приходится охлаждать.

Технические характеристики некоторых в.ч. генераторов.

Марка	Р(S)ном, кВт	Рабочая частота, МГц	Номинальное напряжение, кВ	Мощность из сети Р, кВт
ВЧГ-4/27	4	27,12	6	7,0
ВЧГ-160/15	160	13,56	10,5	300