Изобретение способов приготовления пищи и использования огня сыграло большую роль в эволюции человека. Мы научились использовать огонь, чтобы готовить, таять металлы , для производственных процессов в промышленности и т. д. Но величайший прорыв произошел, когда мы изобрели способы делать то же самое без использования огня. Со временем и развивающиеся технологии , мы разработали множество альтернатив для использования вместо огня в процессах отопления. Одним из таких замечательных изобретений является принцип «диэлектрического нагрева». Давайте посмотрим, как работает этот принцип и как он применяется.
Что такое диэлектрический нагрев?
Определение диэлектрического нагрева может быть сформулировано как - «процесс нагрева материала путем создания диэлектрического движения в его молекулах с использованием переменные электрические поля «. Все материалы состоят из молекул, состоящих из атомов. В Схема диэлектрического нагрева показано ниже.
Полярные молекулы содержат электрические дипольные моменты. Когда такие молекулы подвергаются воздействию электрического поля, они пытаются выровняться в направлении поля. Когда приложенное поле колеблется, эти молекулы материала вращаются, чтобы оставаться выровненными с полем. Когда поле меняет направление, эти молекулы также меняют свое направление. Этот процесс называется «диэлектрическим вращением».
Температура молекул связана с кинетической энергией молекул. При диэлектрическом вращении молекул, когда кинетическая энергия молекул увеличивается, температура молекул увеличивается. Когда молекулы сталкиваются или вступают в контакт с другими молекулами, эта энергия переносится на все части материала, нагревая материал.
Таким образом, вращение диэлектрика в материал часто называют диэлектрическим нагревом материала. Этот нагрев осуществляется с помощью электрических полей радиочастот или электромагнитных полей. Приложенное поле должно быть осциллирующим, чтобы произошло вращение диэлектрика. Частота и длина волны приложенного поля также влияют на работу системы.
Работа диэлектрического нагрева
Как описано ниже, принципиальная схема системы диэлектрического нагрева состоит из двух металлических пластин, к которым приложено электрическое поле. Нагреваемый материал помещается между этими двумя металлами. Существует два типа нагрева материала в процессе нагрева.
Нагрев с использованием низкочастотных волн в качестве эффекта ближнего поля и нагрев с помощью высокочастотных волн с помощью электромагнитных волн. Типы материалов, нагретых с помощью этих различных типов волн, также различаются.
Низкочастотные волны имеют более высокие длины волн. Таким образом, они могут проникать сквозь непроводящие материалы глубже, чем электромагнитные волны. В системах, использующих низкочастотные поля, расстояние между излучателем и поглотителем должно быть меньше 1 / 2π длины волны. Итак, процесс нагрева с помощью низкочастотного электрического поля является околоконтактным.
Системы с более высокими частотами имеют более низкие длины волн. Электромагнитные волны и микроволны используются для этих систем. В этих системах расстояние между металлическими пластинами больше, чем длина волны приложенного поля. В этих системах между металлическими пластинами образуются обычные электромагнитные волны дальнего поля.
Применение диэлектрического нагрева
Принцип диэлектрического нагрева с использованием высокочастотных электрических полей был предложен в 1930-х годах в Bell Telephone Laboratories. Путем изменения частоты электрических полей диэлектрические системы предназначены для различных применений.
Когда используются микроволновые печи
В этом диэлектрическом нагреве частота 2,45 ГГц микроволны частоты используется. Микроволновые печи, используемые в домашних условиях, являются примером такого применения. Эти системы обеспечивают менее проникающую и высокоэффективную систему обогрева. Объемный микроволновый нагрев обеспечивает большую глубину проникновения. Таким образом, этот нагрев используется для нагрева жидкостей, суспензий и твердых тел в промышленных масштабах.
Микроволновая печь
Объемный микроволновый нагрев применяется для пастеризации, быстрой пастеризации, микроволновой химии, стерилизации, консервирования пищевых продуктов, производства биотоплива и т. Д.
Когда используются радиочастоты
- Радиочастотный диэлектрик часто находит применение в растениеводстве.
- Этот тип нагрева используется для уничтожения некоторых вредителей в продуктах питания после сбора урожая.
- Этот тип нагрева позволяет равномерно нагревать материалы.
- Такой вид нагрева позволяет быстро приготовить пищу.
- Диатермия, процесс радиочастотного нагрева мышц для мышечной терапии, использует этот тип нагрева.
- Процесс, называемый гипертермической терапией, при котором используются более высокие температуры для
- убивают рак и опухолевые ткани, применяется нагрев радиочастотами
Переработка пищевых продуктов
После выпечки печенья на производственной линии радиочастотный диэлектрический нагрев сокращает время выпечки. Печенье нужного размера, формы и цвета можно производить в духовке, но радиочастотное нагревание может удалить оставшуюся влагу с уже высушенных частей печенья.
- Радиочастотное нагревание может увеличить мощность печи, используемой на предприятиях по производству пищевых продуктов, до 50%.
- Для приготовления детских продуктов на зерновой основе и сухих завтраков используется последующее выпекание с помощью диэлектрического нагрева.
- При сушке пищи диэлектрическая выпечка используется наряду с обычной выпечкой.
- Когда для выпечки используется электромагнитный диэлектрик, достигается лучшее качество блюд.
- Пищевые и сенсорные свойства пищевых продуктов могут быть сохранены во время обработки пищевых продуктов при использовании электромагнитного диэлектрического нагрева, поскольку более высокие температуры обработки могут быть достигнуты за более короткий промежуток времени.
Уже с момента изобретения диэлектрический нагрев используется в различных формах. Из восхитительной еды процессор Что касается точного метода электрохирургии, диэлектрик нашел свое применение почти во всех областях науки.
Устройство механизма диэлектрического нагрева можно рассматривать как аналогичное устройству конденсатор . В конденсаторе диэлектрик помещен между двумя проводящими пластинами, и в диэлектрике вырабатывается электричество. В то время как в системе диэлектрического нагрева нагреваемый материал помещается между двумя проводящими пластинами, к которым прикладывается электрическое поле и внутри материала генерируется тепло.
Настоящее время диэлектрический нагрев нашла множество применений в сельском хозяйстве для реализации многих методов борьбы с вредителями. Электрическое поле, приложенное к микроволновой печи, представляет собой поле более низкой или более высокой частоты?
