Funzionamento del sistema di riscaldamento dielettrico e sue applicazioni

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L'invenzione di modi per cucinare il cibo e usare il fuoco aveva giocato un ruolo importante nell'evoluzione degli esseri umani. Abbiamo imparato a usare il fuoco per cucinare, per sciogliere metalli , per i processi di produzione nelle industrie, ecc. Ma la svolta più grande è arrivata quando abbiamo inventato modi per fare le stesse cose senza usare il fuoco. Con il passare del tempo e tecnologie in via di sviluppo , abbiamo sviluppato molte alternative da utilizzare al posto del fuoco per i processi di riscaldamento. Una di queste straordinarie invenzioni è il principio del 'riscaldamento dielettrico'. Vediamo come funziona questo principio e come viene applicato.

Cos'è il riscaldamento dielettrico?

La definizione di riscaldamento dielettrico può essere definita come: 'il processo di riscaldamento del materiale provocando il movimento dielettrico nelle sue molecole utilizzando campi elettrici alternati “. Tutti i materiali sono costituiti da molecole composte da atomi. Il Schema del circuito di riscaldamento dielettrico è mostrato sotto.




Le molecole polari contengono momenti di dipolo elettrico. Quando tali molecole sono esposte al campo elettrico, cercano di allinearsi nella direzione del campo. Quando il campo applicato oscilla, queste molecole del materiale subiscono delle rotazioni per mantenersi allineate con il campo. Quando il campo cambia direzione, anche queste molecole invertono la loro direzione. Questo processo è chiamato 'Rotazione Dielettrica'.

Riscaldamento dielettrico

Riscaldamento dielettrico



La temperatura delle molecole è correlata all'energia cinetica delle molecole. Nella rotazione dielettrica delle molecole, all'aumentare dell'energia cinetica delle molecole, aumenta la temperatura delle molecole. Quando le molecole entrano in collisione o entrano in contatto con altre molecole, questa energia viene trasferito a tutte le parti del materiale riscaldando così il materiale.

Quindi la rotazione dielettrica in il materiale è spesso indicato come riscaldamento dielettrico del materiale. Questo riscaldamento viene effettuato utilizzando campi elettrici di frequenze RF o campi elettromagnetici. Il campo applicato dovrebbe oscillare affinché avvenga la rotazione dielettrica. Anche la frequenza e la lunghezza d'onda del campo applicato influiscono sul funzionamento del sistema.

Riscaldamento dielettrico funzionante

Come descritto di seguito, lo schema del circuito del sistema di riscaldamento dielettrico è costituito da due piastre metalliche a cui viene applicato il campo elettrico. Il materiale da riscaldare è posto tra questi due metalli. Esistono due tipi di modi in cui il materiale si riscalda utilizzando il processo di riscaldamento.


Riscaldamento mediante onde a bassa frequenza, come effetto di campo vicino e riscaldamento con onde ad alta frequenza mediante onde elettromagnetiche. Anche il tipo di materiali riscaldati utilizzando questi diversi tipi di onde è diverso.

Le onde a bassa frequenza hanno lunghezze d'onda maggiori. Pertanto possono penetrare attraverso materiali non conduttivi più profondamente delle onde elettromagnetiche. I sistemi che utilizzano campi a bassa frequenza dovrebbero avere una distanza tra il radiatore e l'assorbitore inferiore a 1 / 2π della lunghezza d'onda. Quindi, il processo di riscaldamento utilizzando un campo elettrico a bassa frequenza è un processo di quasi contatto.

I sistemi a frequenza più alta hanno lunghezze d'onda inferiori. Onde elettromagnetiche e microonde vengono utilizzati per questi sistemi. In questi sistemi, la distanza tra le piastre metalliche è maggiore della lunghezza d'onda del campo applicato. In questi sistemi, le onde elettromagnetiche convenzionali di campo lontano si formano tra le piastre metalliche.

Applicazioni del riscaldamento dielettrico

Il principio del riscaldamento dielettrico che utilizza campi elettrici ad alta frequenza è stato proposto negli anni '30 presso i Bell Telephone Laboratories. Variando la frequenza dei campi elettrici, i sistemi dielettrici sono progettati per molti tipi di applicazioni.

Quando si usano le microonde

In questo riscaldamento dielettrico, i 2,45 GHz del microonde di frequenza si usa. I forni a microonde utilizzati nelle abitazioni sono un esempio di questo tipo di applicazioni. Questi sistemi forniscono un sistema di riscaldamento meno penetrante e altamente efficiente. Il riscaldamento volumetrico a microonde fornisce una maggiore profondità di penetrazione. Pertanto questo riscaldamento viene utilizzato per riscaldare liquidi, sospensioni e solidi su scala industriale.

Forno a microonde

Forno a microonde

Il riscaldamento volumetrico a microonde viene applicato per la pastorizzazione, la pastorizzazione flash, la chimica a microonde, la sterilizzazione, la conservazione degli alimenti, la produzione di biocarburanti, ecc.

Quando si usano le frequenze radio

  • Il dielettrico RF trova spesso applicazioni nell'area di produzione agricola.
  • Questo tipo di riscaldamento viene utilizzato per uccidere alcuni parassiti negli alimenti dopo la raccolta del raccolto.
  • Questo tipo di riscaldamento può riscaldare i materiali in modo uniforme.
  • Questo tipo di riscaldamento può elaborare rapidamente il cibo.
  • La diatermia, il processo di riscaldamento RF del muscolo per la terapia muscolare utilizza questo tipo di riscaldamento.
  • Il processo chiamato terapia dell'ipertermia, in cui vengono utilizzate temperature più elevate
  • uccidere il cancro e tessuti tumorali, viene applicato il riscaldamento con frequenze RF
Diatermia a onde corte

Diatermia a onde corte

Trasformazione dei prodotti alimentari

Nella post-cottura dei biscotti nella linea di produzione, il riscaldamento dielettrico RF ridurrà il tempo di cottura. Con il forno è possibile produrre biscotti di dimensioni, forma e colore giusti, ma il riscaldamento RF può rimuovere l'umidità residua dalle parti già essiccate dei biscotti.

  • Il riscaldamento RF può aumentare la capacità del forno, utilizzato nelle fabbriche di produzione alimentare, fino al 50%.
  • I prodotti per l'infanzia a base di cereali e i cereali per la colazione utilizzano la post-cottura mediante riscaldamento dielettrico RF.
  • Nell'essiccazione del cibo, viene utilizzata la cottura dielettrica insieme alla cottura convenzionale.
  • Quando si utilizza un dielettrico elettromagnetico per la cottura si ottiene una migliore qualità del cibo.
  • Le proprietà nutrizionali e sensoriali del cibo possono essere preservate durante la lavorazione degli alimenti quando viene utilizzato il riscaldamento dielettrico elettromagnetico, poiché è possibile ottenere temperature di lavorazione più elevate in un periodo di tempo più breve.

Fin dal periodo della sua invenzione, il riscaldamento dielettrico viene utilizzato in varie forme. Da un cibo straordinario processore ad un preciso metodo di elettrochirurgia, il dielettrico aveva trovato la sua applicazione in quasi tutti i campi della scienza.

La configurazione del meccanismo di riscaldamento dielettrico può essere considerata simile alla struttura di il condensatore . Nel condensatore il dielettrico è posto tra due piastre conduttrici e l'elettricità viene prodotta in un dielettrico. Mentre in un sistema di riscaldamento dielettrico, il materiale da riscaldare è posto tra due piastre conduttrici, alle quali viene applicato il campo elettrico e il calore viene generato all'interno del materiale.

Al giorno d'oggi riscaldamento dielettrico ha trovato molte applicazioni nel settore agricolo, per l'attuazione di molti metodi di controllo dei parassiti. Il campo elettrico applicato per un forno a microonde è un campo di frequenza inferiore o superiore?