Việc phát minh ra cách nấu thức ăn và sử dụng lửa đã đóng một vai trò to lớn trong quá trình tiến hóa của loài người. Chúng ta đã học cách sử dụng lửa để nấu, nấu chảy kim loại , cho các quy trình sản xuất trong các ngành công nghiệp, v.v ... Nhưng bước đột phá lớn nhất đã đến khi chúng tôi phát minh ra những cách để làm những điều tương tự mà không cần dùng đến lửa. Với thời gian và phát triển công nghệ , chúng tôi đã phát triển nhiều giải pháp thay thế để sử dụng thay cho lửa cho các quá trình sưởi ấm. Một trong những phát minh đáng chú ý như vậy là nguyên tắc 'Làm nóng điện môi'. Hãy xem nguyên tắc này hoạt động như thế nào và nó đang được áp dụng như thế nào.
Sưởi ấm điện môi là gì?
Định nghĩa về đốt nóng chất điện môi có thể được phát biểu là - ‘quá trình làm nóng vật liệu bằng cách gây ra chuyển động điện môi trong các phân tử của nó bằng cách sử dụng điện trường xoay chiều “. Tất cả các vật chất đều được tạo thành từ các phân tử được cấu tạo bởi các nguyên tử. Các Sơ đồ mạch sưởi điện được hiển thị bên dưới.
Phân tử phân cực chứa mômen lưỡng cực điện. Khi các phân tử như vậy tiếp xúc với điện trường, chúng cố gắng tự sắp xếp theo hướng của trường. Khi trường tác dụng dao động, các phân tử vật liệu này trải qua các chuyển động quay để giữ cho chúng thẳng hàng với trường. Khi trường thay đổi hướng, các phân tử này cũng đảo ngược hướng của chúng. Quá trình này được gọi là 'Xoay điện môi'.
Nhiệt độ của các phân tử liên quan đến động năng của các phân tử. Trong chuyển động quay của chất điện môi của các phân tử, khi động năng của các phân tử tăng lên thì nhiệt độ của các phân tử cũng tăng lên. Khi các phân tử va chạm hoặc tiếp xúc với các phân tử khác, năng lượng này được chuyển đến tất cả các phần của vật liệu do đó làm vật liệu nóng lên.
Do đó quay điện môi trong vật liệu thường được gọi là nhiệt điện môi của vật liệu. Việc sưởi ấm này được thực hiện bằng cách sử dụng điện trường của tần số RF hoặc trường điện từ. Trường áp dụng phải dao động để xảy ra quay chất điện môi. Tần số và bước sóng của trường áp dụng cũng ảnh hưởng đến hoạt động của hệ thống.
Làm việc sưởi ấm điện môi
Như mô tả dưới đây, sơ đồ mạch của hệ thống đốt nóng điện môi bao gồm hai tấm kim loại mà điện trường được đặt vào. Vật cần nung nóng được đặt ở giữa hai kim loại này. Có hai cách làm nóng vật liệu bằng quá trình gia nhiệt.
Sưởi ấm bằng sóng tần số thấp, như một hiệu ứng trường gần và sưởi ấm bằng sóng cao tần sử dụng sóng điện từ. Loại vật liệu được làm nóng bằng cách sử dụng các loại sóng khác nhau này cũng khác nhau.
Sóng tần số thấp có bước sóng cao hơn. Do đó chúng có thể xuyên qua các vật liệu không dẫn điện sâu hơn sóng điện từ. Hệ thống sử dụng trường tần số thấp phải có khoảng cách giữa bộ tản nhiệt và bộ hấp thụ nhỏ hơn 1 / 2π bước sóng. Vì vậy, quá trình đốt nóng sử dụng điện trường tần số thấp là quá trình tiếp xúc gần.
Hệ thống tần số cao hơn có bước sóng thấp hơn. Sóng điện từ và lò vi sóng được sử dụng cho các hệ thống này. Trong các hệ thống này, khoảng cách giữa các tấm kim loại lớn hơn bước sóng của trường áp dụng. Trong các hệ thống này, sóng điện từ trường xa thông thường được hình thành giữa các tấm kim loại.
Các ứng dụng của hệ thống sưởi điện môi
Nguyên tắc đốt nóng điện môi sử dụng điện trường tần số cao được đề xuất vào những năm 1930 tại Phòng thí nghiệm Điện thoại Bell. Bằng cách thay đổi tần số của điện trường, hệ thống Điện môi được thiết kế cho nhiều loại ứng dụng.
Khi lò vi sóng được sử dụng
Trong hệ thống sưởi điện môi này, 2,45GHz của vi sóng tần số Được sử dụng. Lò vi sóng được sử dụng trong gia đình là một ví dụ của loại ứng dụng này. Các hệ thống này cung cấp hệ thống sưởi ấm ít xâm nhập và hiệu quả cao. Gia nhiệt thể tích bằng vi sóng cung cấp độ sâu thâm nhập lớn hơn. Do đó, hệ thống sưởi này được sử dụng để làm nóng chất lỏng, huyền phù và chất rắn ở quy mô công nghiệp.
Lò vi sóng
Gia nhiệt thể tích vi sóng được áp dụng để thanh trùng, thanh trùng nhanh, hóa học vi sóng, khử trùng, bảo quản thực phẩm, sản xuất nhiên liệu sinh học, v.v.
Khi tần số vô tuyến được sử dụng
- Điện môi RF thường được ứng dụng trong lĩnh vực sản xuất cây trồng.
- Loại sưởi ấm này được sử dụng để tiêu diệt một số loài gây hại trong thực phẩm sau khi thu hoạch vụ mùa.
- Loại gia nhiệt này có thể làm nóng vật liệu một cách đồng nhất.
- Loại gia nhiệt này có thể chế biến thức ăn nhanh chóng.
- Diathermy, quá trình làm nóng cơ bằng sóng RF để trị liệu cơ sử dụng loại nhiệt này.
- Quy trình được gọi là liệu pháp Tăng thân nhiệt, trong đó nhiệt độ cao hơn được sử dụng để
- tiêu diệt ung thư và các mô khối u, sưởi ấm với tần số RF được áp dụng
Chế biến thức ăn
Trong quá trình sau khi nướng bánh quy trong dây chuyền sản xuất, gia nhiệt điện môi RF sẽ làm giảm thời gian nướng. Bánh quy có kích thước, hình dạng và màu sắc phù hợp có thể được sản xuất bằng lò nướng nhưng hệ thống sưởi bằng sóng RF có thể loại bỏ độ ẩm còn lại từ các phần đã khô của bánh quy.
- Gia nhiệt bằng sóng RF có thể tăng công suất của lò, dùng trong các nhà máy sản xuất thực phẩm lên đến 50%.
- Các sản phẩm làm từ ngũ cốc và ngũ cốc ăn sáng sử dụng phương pháp làm nóng điện môi RF sau khi nướng.
- Trong quá trình làm khô thực phẩm, nướng điện môi được sử dụng cùng với nướng thông thường.
- Khi chất điện môi điện từ được sử dụng để nướng thực phẩm sẽ đạt được chất lượng tốt hơn.
- Các đặc tính dinh dưỡng và cảm quan của thực phẩm có thể được bảo toàn trong quá trình chế biến thực phẩm khi sử dụng nhiệt điện môi điện từ, vì có thể đạt được nhiệt độ chế biến cao hơn trong một khoảng thời gian ngắn hơn.
Ngay từ thời kỳ phát minh ra nó, đốt nóng điện môi đang được sử dụng dưới nhiều hình thức khác nhau. Từ một món ăn tuyệt vời bộ xử lý đến một phương pháp phẫu thuật điện chính xác, chất điện môi đã được ứng dụng trong hầu hết mọi lĩnh vực khoa học.
Thiết lập cơ chế gia nhiệt điện môi có thể được xem tương tự như cấu trúc của tụ điện . Trong tụ điện, chất điện môi được đặt ở giữa hai bản dẫn và điện sinh ra trong chất điện môi. Trong khi đó trong hệ thống sưởi bằng điện môi, vật liệu cần làm nóng được đặt vào giữa hai tấm dẫn, nơi đặt điện trường và nhiệt được tạo ra bên trong vật liệu.
Bây giờ là một ngày sưởi ấm điện môi đã được tìm thấy nhiều ứng dụng trong ngành nông nghiệp, để thực hiện nhiều phương pháp kiểm soát dịch hại. Điện trường đặt vào lò vi sóng là trường tần số thấp hơn hay tần số cao hơn?
