Funcionamento do sistema de aquecimento dielétrico e suas aplicações

Funcionamento do sistema de aquecimento dielétrico e suas aplicações

A invenção de maneiras de cozinhar alimentos e usar o fogo teve um grande papel na evolução dos seres humanos. Aprendemos a usar o fogo para cozinhar, para derreter metais , para processos de produção em indústrias, etc. Mas o maior avanço veio quando inventamos maneiras de fazer as mesmas coisas sem usar fogo. Com o passar do tempo e desenvolvimento de tecnologias , desenvolvemos muitas alternativas para usar em vez do fogo para processos de aquecimento. Uma dessas invenções notáveis ​​é o princípio de “aquecimento dielétrico”. Vamos ver como esse princípio funciona e como está sendo aplicado.



O que é aquecimento dielétrico?

A definição de aquecimento dielétrico pode ser declarada como - 'o processo de aquecimento do material, causando movimento dielétrico em suas moléculas, usando campos elétricos alternados “. Todos os materiais são feitos de moléculas compostas de átomos. O Diagrama do circuito de aquecimento dielétrico é mostrado abaixo.


As moléculas polares contêm momentos de dipolo elétrico. Quando essas moléculas são expostas ao campo elétrico, elas tentam se alinhar na direção do campo. Quando o campo aplicado oscila, essas moléculas do material passam por rotações para se manterem alinhadas com o campo. Quando o campo muda de direção, essas moléculas também invertem sua direção. Este processo é denominado “Rotação Dielétrica”.





Aquecimento Dielétrico

Aquecimento Dielétrico

A temperatura das moléculas está relacionada à energia cinética das moléculas. Na rotação dielétrica das moléculas, conforme a energia cinética das moléculas aumenta, a temperatura das moléculas aumenta. Quando as moléculas colidem ou entram em contato com outras moléculas, esta energia é transferido para todas as partes do material, aquecendo assim o material.



Assim, a rotação dielétrica em o material é frequentemente referido como aquecimento dielétrico do material. Este aquecimento é feito usando campos elétricos de frequências RF ou campos eletromagnéticos. O campo aplicado deve estar oscilando para que a rotação dielétrica ocorra. A frequência e o comprimento de onda do campo aplicado também afetam o funcionamento do sistema.

Trabalho de aquecimento dielétrico

Conforme descrito abaixo, o diagrama do circuito do sistema de aquecimento dielétrico consiste em duas placas de metal às quais o campo elétrico é aplicado. O material a ser aquecido é colocado entre esses dois metais. Existem dois tipos de formas de aquecimento do material por meio do processo de aquecimento.


Aquecimento por ondas de baixa frequência, como efeito de campo próximo e aquecimento por ondas de alta frequência por ondas eletromagnéticas. O tipo de material aquecido com esses diferentes tipos de ondas também é diferente.

Ondas de baixa frequência têm comprimentos de onda maiores. Assim, eles podem penetrar através de materiais não condutores mais profundamente do que as ondas eletromagnéticas. Os sistemas que utilizam campos de baixa frequência devem ter a distância entre o radiador e o absorvedor inferior a 1 / 2π do comprimento de onda. Portanto, o processo de aquecimento usando um campo elétrico de baixa frequência é um processo de quase contato.

Os sistemas de frequência mais alta têm comprimentos de onda mais baixos. Ondas eletromagnéticas e microondas são usados ​​para esses sistemas. Nestes sistemas, a distância entre as placas de metal é maior do que o comprimento de onda do campo aplicado. Nestes sistemas, ondas eletromagnéticas de campo distante convencionais são formadas entre as placas de metal.

Aplicações de aquecimento dielétrico

O princípio de aquecimento dielétrico usando campos elétricos de alta frequência foi proposto na década de 1930 na Bell Telephone Laboratories. Variando a frequência dos campos elétricos, os sistemas dielétricos são projetados para muitos tipos de aplicações.

Quando micro-ondas são usadas

Neste aquecimento dielétrico, os 2,45 GHz do microondas de frequência é usado. Os fornos de microondas usados ​​em residências são um exemplo desse tipo de aplicação. Esses sistemas fornecem sistema de aquecimento menos penetrante e altamente eficiente. O aquecimento volumétrico de microondas fornece uma maior profundidade de penetração. Assim, este aquecimento é usado para aquecer líquidos, suspensões e sólidos em escala industrial.

Forno de micro-ondas

Forno de micro-ondas

O aquecimento volumétrico de microondas é aplicado para pasteurização, pasteurização Flash, química de microondas, esterilização, preservação de alimentos, produção de biocombustível, etc.

Quando as frequências de rádio são usadas

  • O dielétrico de RF freqüentemente encontra aplicações na área de produção agrícola.
  • Este tipo de aquecimento é usado para matar algumas pragas nos alimentos após a colheita da safra.
  • Este tipo de aquecimento pode aquecer materiais uniformemente.
  • Este tipo de aquecimento pode processar alimentos rapidamente.
  • Diatermia, o processo de aquecimento RF do músculo para terapia muscular utiliza este tipo de aquecimento.
  • O processo denominado terapia de hipertermia, em que temperaturas mais elevadas são utilizadas para
  • matar câncer e tecidos tumorais, aquecimento com frequências de RF é aplicado
Diatermia por ondas curtas

Diatermia por ondas curtas

Processamento de comida

No pós-cozimento de biscoitos na linha de produção, o aquecimento dielétrico RF reduzirá o tempo de cozimento. Biscoitos de tamanho, formato e cor corretos podem ser produzidos com forno, mas o aquecimento RF pode remover a umidade restante das partes já secas dos biscoitos.

  • O aquecimento RF pode aumentar a capacidade do forno, usado em fábricas de produção de alimentos, em até 50%.
  • Produtos à base de cereais para bebês e cereais matinais usam o aquecimento dielétrico de pós-cozimento por RF.
  • Na secagem de alimentos, o cozimento dielétrico é usado junto com o cozimento convencional.
  • Quando um dielétrico eletromagnético é usado para assar melhor a qualidade dos alimentos é alcançada.
  • As propriedades nutricionais e sensoriais dos alimentos podem ser preservadas durante o processamento de alimentos quando o aquecimento dielétrico eletromagnético é usado, pois temperaturas de processamento mais altas podem ser alcançadas em um período de tempo menor.

Desde o período de sua invenção, o aquecimento dielétrico está sendo usado em várias formas. De uma comida incrível processador Para um método preciso de eletrocirurgia, o dielétrico encontrou sua aplicação em quase todos os campos da ciência.

A configuração do mecanismo de aquecimento dielétrico pode ser vista como semelhante à estrutura do o capacitor . No capacitor, o dielétrico é colocado entre duas placas condutoras e a eletricidade é produzida em um dielétrico. Já em um sistema de aquecimento dielétrico, o material a ser aquecido é colocado entre duas placas condutoras, nas quais é aplicado um campo elétrico e o calor é gerado no interior do material.

Nos dias de hoje aquecimento dielétrico encontrou muitas aplicações na indústria agrícola, para implementação de muitos métodos de controle de pragas. O campo elétrico aplicado em um forno de micro-ondas é um campo de frequência inferior ou superior?