ढांकता हुआ ताप

ढांकता हुआ ताप क्या है

ढांकता हुआ ताप एक वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र में डाइलेक्ट्रिक्स और अर्धचालकों के ताप को संदर्भित करता है जिसके प्रभाव में गर्म सामग्री ध्रुवीकृत होती है। ध्रुवीकरण संबंधित आवेशों के विस्थापन की एक प्रक्रिया है, जिससे प्रत्येक मैक्रोस्कोपिक आयतन तत्व पर एक विद्युत क्षण की उपस्थिति होती है।

ध्रुवीकरण को लोचदार और विश्राम में विभाजित किया गया है: लोचदार (जड़ता के बिना) विद्युत क्षेत्र की ऊर्जा को निर्धारित करता है, और विश्राम (जड़ता) गर्म सामग्री में जारी गर्मी को निर्धारित करता है। एक बाहरी विद्युत क्षेत्र द्वारा विश्राम ध्रुवीकरण में, परमाणुओं, अणुओं, आवेशित परिसरों के आंतरिक बंधों ("घर्षण") की शक्तियों को दूर करने के लिए काम किया जाता है। इस कार्य का आधा भाग ऊष्मा में परिवर्तित हो जाता है।

ढांकता हुआ में जारी शक्ति को आमतौर पर मात्रा की एक इकाई के रूप में संदर्भित किया जाता है और इसकी गणना सूत्र द्वारा की जाती है

जहां γ सामग्री का जटिल संयुग्मी प्रवाहकत्त्व है, EM सामग्री में विद्युत क्षेत्र की ताकत है।

जटिल चालन

यहाँ, εr कुल जटिल परावैद्युतांक है।

ε' का वास्तविक भाग, जिसे ढांकता हुआ स्थिरांक कहा जाता है, उस ऊर्जा की मात्रा को प्रभावित करता है जिसे किसी सामग्री में संग्रहित किया जा सकता है। ε « का काल्पनिक हिस्सा, जिसे नुकसान कारक कहा जाता है, सामग्री में ऊर्जा (गर्मी) का एक उपाय है।

हानि कारक ध्रुवीकरण और रिसाव धाराओं दोनों के कारण सामग्री में नष्ट होने वाली ऊर्जा को ध्यान में रखता है।

व्यवहार में, गणना हानि कोण स्पर्शरेखा नामक मान का उपयोग करती है:

हानि कोण की स्पर्शरेखा विद्युत चुम्बकीय दोलनों की संग्रहीत ऊर्जा को गर्म करने पर खर्च की गई ऊर्जा के अनुपात को निर्धारित करती है।

उपरोक्त को ध्यान में रखते हुए, वॉल्यूमेट्रिक विशिष्ट सक्रिय शक्ति, W / m3:

या

इस प्रकार, विशिष्ट आयतन शक्ति गर्म सामग्री, आवृत्ति और हानि कारक में विद्युत क्षेत्र की शक्ति के वर्ग के समानुपाती होती है।

गर्म सामग्री में विद्युत क्षेत्र की ताकत लागू वोल्टेज पर निर्भर करती है, ढांकता हुआ निरंतर ε ', क्षेत्र बनाने वाले इलेक्ट्रोड का स्थान और आकार। व्यवहार में कुछ सबसे सामान्य मामलों के लिए, इलेक्ट्रोड का स्थान, विद्युत क्षेत्र की ताकत की गणना चित्र 1 में दिखाए गए सूत्रों द्वारा की जाती है।

चावल। 1. विद्युत क्षेत्र की ताकत की गणना करने के लिए: ए - बेलनाकार संधारित्र, बी - फ्लैट सिंगल-लेयर कैपेसिटर, सी, डी - फ्लैट मल्टीलेयर कैपेसिटर सामग्री की परतों की व्यवस्था के साथ, क्रमशः अनुप्रस्थ और विद्युत क्षेत्र के साथ .

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि एम का अधिकतम मूल्य गर्म सामग्री की विद्युत शक्ति द्वारा सीमित है। वोल्टेज ब्रेकडाउन वोल्टेज के आधे से अधिक नहीं होना चाहिए।अनाज और सब्जियों की फसलों के बीज की क्षमता (5 … 10) 103 V / m, लकड़ी के लिए - (5 … 40) 103 V / m, पॉलीविनाइल क्लोराइड - (1 … 10 ) 105 V / m की सीमा में ली गई है।

हानि गुणांक ε « सामग्री में विद्युत क्षेत्र की आवृत्ति और शक्ति पर रासायनिक संरचना और सामग्री की संरचना, उसके तापमान और नमी की मात्रा पर निर्भर करता है।

सामग्री की ढांकता हुआ हीटिंग विशेषताओं

डाइइलेक्ट्रिक हीटिंग का उपयोग विभिन्न उद्योगों और कृषि में किया जाता है।

ढांकता हुआ हीटिंग की मुख्य विशेषताएं इस प्रकार हैं।

1. गर्म सामग्री में ही गर्मी निकलती है, जिससे हीटिंग को दसियों और सैकड़ों बार (संवहनी हीटिंग की तुलना में) तेज करना संभव हो जाता है। यह कम तापीय चालकता (लकड़ी, अनाज, प्लास्टिक, आदि) वाली सामग्रियों के लिए विशेष रूप से ध्यान देने योग्य है। ).

2. ढांकता हुआ ताप चयनात्मक होता है: विशिष्ट आयतन शक्ति और, तदनुसार, एक विषम सामग्री के प्रत्येक घटक का तापमान अलग होता है। इस कार्य का उपयोग कृषि में किया जाता है, उदाहरण के लिए अनाज कीटाणुरहित करने और रेशम के कीड़ों को अचार बनाने में,

3. ढांकता हुआ सुखाने के दौरान, सामग्री के अंदर गर्मी जारी होती है और इसलिए केंद्र में तापमान परिधि की तुलना में अधिक होता है। सामग्री के अंदर की नमी गीली से सूखी और गर्म से ठंडी में चलती है। तो, संवहन सुखाने के दौरान, सामग्री के अंदर का तापमान परिधि की तुलना में कम होता है, और तापमान प्रवणता के कारण नमी का प्रवाह नमी को सतह पर जाने से रोकता है। यह संवहनी सुखाने की प्रभावशीलता को बहुत कम कर देता है। ढांकता हुआ सुखाने में, तापमान के अंतर के कारण नमी प्रवाहित होती है और नमी की मात्रा मेल खाती है।यह ढांकता हुआ सुखाने का मुख्य लाभ है।

4. उच्च आवृत्ति वाले विद्युत क्षेत्र में गर्म करने और सुखाने पर, हानि गुणांक कम हो जाता है और तदनुसार, ताप प्रवाह की शक्ति। शक्ति को आवश्यक स्तर पर रखने के लिए, आपको संधारित्र को आपूर्ति की गई आवृत्ति या वोल्टेज को बदलने की आवश्यकता है।

ढांकता हुआ हीटिंग प्रतिष्ठान

उद्योग एक या कई प्रकार के उत्पादों के साथ-साथ सामान्य उपयोग के लिए प्रतिष्ठानों के ताप उपचार के लिए विशेष उच्च आवृत्ति प्रतिष्ठानों दोनों का उत्पादन करता है। इन अंतरों के बावजूद, सभी उच्च-आवृत्ति प्रतिष्ठानों में एक ही संरचनात्मक आरेख (चित्र 2) है।

सामग्री को उच्च-आवृत्ति डिवाइस 1 के कार्यशील संधारित्र में गर्म किया जाता है। उच्च-आवृत्ति वोल्टेज को मध्यवर्ती दोलन सर्किट 2 के ब्लॉक के माध्यम से कार्यशील संधारित्र को आपूर्ति की जाती है, जिसे बिजली विनियमन और जनरेटर विनियमन 3 के लिए डिज़ाइन किया गया है। दीपक जनरेटर धर्मान्तरित करता है। उच्च आवृत्ति वैकल्पिक वोल्टेज में सेमीकंडक्टर रेक्टीफायर 4 से प्राप्त प्रत्यक्ष वोल्टेज। इसी समय, कम से कम 20 ... रेक्टीफायर से प्राप्त सभी ऊर्जा का 40% दीपक जनरेटर में खर्च किया जाता है।

अधिकांश ऊर्जा दीपक के एनोड पर नष्ट हो जाती है, जिसे पानी से ठंडा किया जाना चाहिए। दीपक के एनोड की आपूर्ति पृथ्वी के संबंध में 5… 15 केवी है, इसलिए ठंडा पानी की पृथक आपूर्ति की व्यवस्था बहुत जटिल है। ट्रांसफार्मर 5 को नेटवर्क वोल्टेज को 6 ... 10 kV तक बढ़ाने और जनरेटर और विद्युत नेटवर्क के बीच प्रवाहकीय कनेक्शन को डिस्कनेक्ट करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। ब्लॉक 6 का उपयोग इंस्टॉलेशन को चालू और बंद करने के लिए किया जाता है, क्रमिक रूप से तकनीकी संचालन करता है और आपातकालीन मोड से बचाता है।

ढांकता हुआ ताप प्रतिष्ठान जनरेटर की शक्ति और आवृत्ति में एक दूसरे से भिन्न होते हैं, प्रसंस्कृत सामग्री को स्थानांतरित करने और धारण करने के लिए डिज़ाइन किए गए सहायक उपकरणों के निर्माण के साथ-साथ उस पर यांत्रिक प्रभाव के लिए।

चावल। 2. उच्च-आवृत्ति स्थापना का ब्लॉक आरेख: 1 - लोड कैपेसिटर के साथ उच्च-आवृत्ति डिवाइस, 2 - एक पावर रेगुलेटर के साथ इंटरमीडिएट ऑसिलेटिंग सर्किट का एक ब्लॉक, ट्रिमिंग कैपेसिटेंस और इंडक्शन, 3 - एनोड और नेटवर्क के पृथक्करण के साथ लैंप जनरेटर सर्किट, 4 - सेमीकंडक्टर रेक्टीफायर: 5 - स्टेप-अप ट्रांसफॉर्मर, सी - ब्लॉक असामान्य ऑपरेटिंग मोड से इंस्टॉलेशन की सुरक्षा करता है।

उद्योग विभिन्न उद्देश्यों के लिए बड़ी संख्या में उच्च-आवृत्ति प्रतिष्ठानों का उत्पादन करता है। उत्पादों के ताप उपचार के लिए, धारावाहिक उच्च आवृत्ति जनरेटर का उपयोग किया जाता है, जिसके लिए विशेष उपकरणों का निर्माण किया जाता है।

एक ढांकता हुआ के साथ हीटिंग के लिए एक जनरेटर चुनना इसकी शक्ति और आवृत्ति को निर्धारित करने के लिए नीचे आता है।

काम कर रहे संधारित्र में नुकसान के मूल्य और मध्यवर्ती दोलन सर्किट के ब्लॉक द्वारा सामग्री के गर्मी उपचार के लिए आवश्यक उच्च-आवृत्ति जनरेटर की दोलन शक्ति Pg गर्मी प्रवाह F से अधिक होनी चाहिए:

जहां ηk काम कर रहे संधारित्र की दक्षता है, गर्मी हस्तांतरण सतह के क्षेत्र के आधार पर, गर्मी हस्तांतरण गुणांक और सामग्री और माध्यम के बीच तापमान अंतर ηk = 0.8 ... 0.9, ηe की विद्युत दक्षता है दोलन सर्किट ηe = 0.65 ... 0 , 7, ηl - दक्षता, उच्च आवृत्ति कनेक्टिंग तारों में नुकसान को ध्यान में रखते हुए ηl = 0.9 ... 0.95।

ग्रिड से जनरेटर द्वारा खपत बिजली:

यहाँ ηg जनरेटर दक्षता ηg = 0.65 … 0.85 है।

एक उच्च-आवृत्ति स्थापना की कुल दक्षता इसकी सभी इकाइयों की दक्षता के उत्पाद द्वारा निर्धारित की जाती है और 0.3 ... ... 0.5 के बराबर होती है।

ऐसी कम दक्षता एक महत्वपूर्ण कारक है जो कृषि उत्पादन में ढांकता हुआ ताप के व्यापक उपयोग को रोकता है।

जेनरेटर द्वारा छोड़ी गई गर्मी का उपयोग करके उच्च आवृत्ति प्रतिष्ठानों के ऊर्जा प्रदर्शन में सुधार किया जा सकता है।

डाइलेक्ट्रिक्स और सेमीकंडक्टर्स को गर्म करते समय करंट की आवृत्ति को आवश्यक ताप प्रवाह F के आधार पर चुना जाता है। कृषि उत्पादों के ताप उपचार में, विशिष्ट आयतन प्रवाह ताप और सुखाने की अनुमेय दर द्वारा सीमित होता है। हमारे पास कार्य संधारित्र में बलों के संतुलन से

जहाँ V गर्म पदार्थ का आयतन है, m3।

न्यूनतम आवृत्ति जिस पर तकनीकी प्रक्रिया दी गई गति से होती है:

जहाँ Emax सामग्री में अधिकतम स्वीकार्य विद्युत क्षेत्र शक्ति है, V / m।

जैसे-जैसे आवृत्ति बढ़ती है, एम घटता जाता है और इसलिए तकनीकी प्रक्रिया की विश्वसनीयता बढ़ती है। हालाँकि, आवृत्ति बढ़ाने की कुछ सीमाएँ हैं। यदि हानि अनुपात तेजी से गिरता है तो आवृत्ति को बढ़ाना अव्यावहारिक है। इसके अलावा, जैसे-जैसे आवृत्ति बढ़ती है, लोड और जनरेटर के मापदंडों का मिलान करना कठिन होता जाता है। अधिकतम आवृत्ति, हर्ट्ज, जिस पर यह समझौता प्रदान किया गया है:

जहां एल और सी कार्यशील संधारित्र के साथ लोड सर्किट के अधिष्ठापन और समाई के न्यूनतम संभव समतुल्य मूल्य हैं।

काम करने वाले संधारित्र के बड़े रैखिक आयामों के साथ, आवृत्ति में वृद्धि से इलेक्ट्रोड पर वोल्टेज का असमान वितरण हो सकता है और इसलिए, असमान ताप हो सकता है। इस स्थिति के लिए अधिकतम स्वीकार्य आवृत्ति, हर्ट्ज

जहां एल कार्यशील संधारित्र का सबसे बड़ा प्लेट आकार है, मी।