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[经验] 介电加热的原理及应用分析

2020-9-1 17:43:52  169 电介质
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  烹饪食物和使用火的方法的发明在人类的进化中起了很大的作用。我们已经学会了使用火来烹饪,熔化金属,用于工业生产过程等。但是,当我们发明了不用火来做同样事情的方法时,最大的突破就来了。随着时间的推移和技术的发展,我们已经开发了许多替代品来代替火灾用于加热过程。这种显着的发明之一是“介电加热”的原理。让我们看看这个原理是如何工作的以及它是如何应用的。
  什么是介电加热?
  电介质加热的定义可以表述为“通过使用交变电场在其分子中引起介电运动来加热材料的过程”。所有材料都由原子组成的分子组成。的介电加热电路图如下所示。
  极性分子包含电偶极矩。当这些分子暴露于电场时,它们试图在场的方向上自我排列。当施加的场振荡时,材料的这些分子经历旋转以保持自身与场对准。当磁场改变方向时,这些分子也会改变它们的方向。该过程称为“介电旋转”。
  分子的温度与分子的动能有关。在分子的介电旋转中,随着分子的动能增加,分子的温度增加。当分子碰撞或与其他分子接触时,这种能量会转移到材料的所有部分,从而加热材料。
  因此,材料中的介电旋转通常被称为材料的介电加热。使用RF频率或电磁场的电场进行该加热。施加的场应该振荡以进行介电旋转。施加的场的频率和波长也影响系统的功能。
  介电加热工作
  如下所述,介电加热系统的电路图由两个金属板组成,电场施加在两个金属板上。待加热的材料置于这两种金属之间。使用加热过程有两种类型的材料加热方式。
  使用低频波加热,作为近场效应和使用电磁波加热高频波。使用这些不同类型的波加热的材料类型也不同。
  低频波具有更高的波长。因此,它们可以比电磁波更深地穿透非导电材料。使用低频场的系统应使辐射器和吸收器之间的距离小于波长的1/2π。因此,使用低频电场进行加热的过程是接近过程。
  高频系统具有较低的波长。电磁波和微波用于这些系统。在这些系统中,金属板之间的距离大于所施加场的波长。在这些系统中,传统的远场电磁波形成在金属板之间。
  介电加热的应用
  20世纪30年代贝尔电话实验室提出了使用高频电场的介电加热原理。通过改变电场频率,Dielectric系统被设计用于许多类型的应用。
  使用微波炉时
  在该电介质加热中,使用频率为2.45GHz的微波。家庭中使用的微波炉就是这种应用的一个例子。这些系统提供较少的穿透性和高效的加热系统。微波体积加热提供更大的穿透深度。因此,该加热用于以工业规模加热液体,悬浮液和固体。
  微波体积加热适用于巴氏灭菌,快速巴氏灭菌,微波化学,灭菌,食品保鲜,生物燃料生产等。
  使用无线电频率时
  RF电介质经常在作物生产区域中得到应用。
  这种类型的加热用于在收获作物后杀死食物中的一些害虫。
  这种类型的加热可以均匀地加热材料。
  这种加热可以快速加工食物。
  透热疗法,用于肌肉治疗的肌肉射频加热过程使用这种类型的加热。
  该过程称为热疗疗法,其中使用更高的温度
  杀死癌症和肿瘤组织,应用RF频率加热
  食品加工
  在生产线上的饼干后烘烤中,RF介电加热将减少烘烤时间。正确的尺寸,形状和颜色的饼干可以用烤箱生产,但RF加热可以从已经干燥的饼干部分去除剩余的水分。
  射频加热可以增加用于食品生产工厂的烤箱容量,最高可达50%。
  基于谷物的婴儿产品和早餐谷物使用RF介电加热后烘烤。
  在食品的干燥中,电介质烘烤与常规烘焙一起使用。
  当电磁电介质用于烘焙时,实现了更好的食品质量。
  当使用电磁介电加热时,食品的营养和感官特性可以在食品加工过程中保存,因为可以在更短的时间内实现更高的加工温度。

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