Установки диэлектрического нагрева для сельскохозяйственного производства

В результате изучения данной главы учебника студент должен: знать

• • теоретические основы диэлектрического нагрева;
• • особенности и отличительные признаки диэлектрического нагрева; уметь
• • применять теоретические знания к выбору типа диэлектрического нагревателя для конкретного нагреваемого объекта;
• • использовать полученные знания при проектировании технологического процесса нагрева выбранного объекта;

владеть

• • современными технологиями нагрева материалов;
• • спецификой выбора установок для диэлектрического нагрева.

Теоретические основы диэлектрического нагрева

Способ может быть использован для нагрева и сушки продуктов самого различного вида. Способ основан на явлении поляризации диэлектриков и полупроводников, помещенных в электрическое поле рабочего конденсатора (диэлектрического нагревателя).

При воздействии на материал электрического поля переменной высокой частоты (100—3000 МГц) в нем возникают токи смещения и проводимости, в результате которых происходит выделение теплоты [4].

Таким образом, в реальных диэлектриках и полупроводниках колебание молекул связано с потерей энергии электрического поля, вызывающей нагрев материала. Поэтому полный ток смещения (/) за счет электрических потерь в материале опережает напряженность поля (Е) в диэлектрике на угол ф < л/2 (рис. 15.1).

Угол 8 — (90 — ф) называется углом диэлектрических потерь. При этом.

Так как угол 8 мал, то принимают sin8 = tg8.

Мощность, поглощаемая материалом, определяется по векторной диаграмме.

Рис. 15.1. Определение тока смещения.

Учитывая плотность тока смещения.

где (о = 2л/ — угловая скорость изменения тока; / — частота тока; е_а — диэлектрическая проницаемость нагреваемого материала; Е — напряженность электрического ноля, В/см, уравнение удельной мощности диэлектрического поля примет вид Удельная мощность диэлектрического нагрева повышается с увеличением частоты / и напряженности Е электрического поля.

Вследствие требований по снижению уровня радиопомех для диэлектрического нагрева разрешен ряд частот:

• а) средневолновый, 440—760 кГц;
• б) коротковолновый, 5,3—27 МГц;
• в) сверхвысокий диапазон, 433—2375 МГц.

При сушке и нагреве различных материалов напряженность ноля обычно не превышает 1,5—2,0 кВ/см.

Произведение е_а • tg5 = к называется фактором потерь материала. Его значение зависит от температуры, влажности и частоты поля. С увеличением температуры и влажности сельскохозяйственных материалов фактор потерь увеличивается. Значения фактора потерь для некоторых продуктов при 0 = 20 °C и/= 2375 МГц приведены в табл. 15.1.

Таблица 15.1

Значения фактора потерь для некоторых сельскохозяйственных материалов.