Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 12/2016 vyšlo tiskem
7. 12. 2016. V elektronické verzi na webu od 6. 1. 2017. 

Téma: Měření, měřicí přístroje a měřicí technika; Zkušebnictví a diagnostika

Hlavní článek
Lithiové trakční akumulátory pro elektromobilitu (2. část – dokončení)

Aktuality

Svítící fasáda FEL ČVUT nabídne veřejnosti interaktivní program s názvem Creative Colours of FEL Dne 13. prosince v 16.30 hodin se v pražských Dejvicích veřejnosti představí interaktivní…

Fakulta elektrotechnická je na špici excelentního výzkumu na ČVUT Expertní panely Rady vlády pro výzkum, vývoj, inovace (RVVI) vybraly ve II. pilíři…

Švýcaři v referendu odmítli uzavřít jaderné elektrárny dříve V referendu hlasovalo 45 procent obyvatel, z toho 54,2 procent voličů řeklo návrhu na…

Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. 11. 2016 den otevřených dveří Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. listopadu od 8.30 hodin Den otevřených…

Calliope mini – multifunkční deska Calliope mini poskytuje kreativní možnosti pro každého. A nezáleží na tom, zda jde o…

Ocenění v soutěži České hlavičky získal za elektromagnetický urychlovač student FEL ČVUT Student programu Elektronika a komunikace Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze Vojtěch…

Více aktualit

Elektrický ohřev mikrovlnný (8)

číslo 6/2005

Elektrický ohřev mikrovlnný (8)

Na obr. 4 je zobrazeno působení mikrovlnného záření na různé druhy materiálů. V tab. 1 jsou uvedeny dielektrické vlastnosti některých materiálů při frekvenci 2,45 GHz. Z rovnice (1) je zřejmé, že absorbovaný výkon P závisí na frekvenci, permitivitě materiálu a intenzitě elektrického pole.

Obr. 1.

Obr. 4. Působení mikrovlnného záření na různé druhy materiálů; a – transparentní materiál, b – materiál odrážející záření, c – materiál absorbující záření, d – smíšený materiál

Při porovnání frekvencí 2,45 a 5,8 GHz je patrné, že odebíraný výkon roste s frekvencí. Teoreticky tedy při stejném množství dodané energie absorbuje materiál při frekvenci 5,8 GHz zhruba dvojnásobek energie než při frekvenci 2,45 GHz.

U mnoha materiálů není poměrná permitivita neměnná, ale závisí na teplotě a frekvenci. U většiny materiálů roste permitivita s frekvencí. Na obr. 5 je zobrazen průběh složek S´a S´´ komplexní permitivity vody při teplotě 25 °C. Maximum S´´ je při frekvenci 18 GHz. Při frekvenci 5,8 GHz je hodnota S´´ asi dvojnásobná než při frekvenci 2,45 GHz. Teoreticky tedy může být pro ohřátí vody na stejnou teplotu spotřebováno při frekvenci 5,8 GHz čtyřnásobné množství energie než při frekvenci 2,45 GHz. To by ale znamenalo podstatné snížení účinnosti. Při frekvenci 2,45 GHz se pohybuje účinnost mikrovlnného ohřevu mezi 70 a 90 %.

3. Průmyslové aplikace mikrovlnného ohřevu

Mikrovlnný ohřev se úspěšně uplatňuje v mnoha průmyslových odvětvích. V potravinářském a farmaceutickém průmyslu umožňuje modernizaci a využívání nových výrobních postupů. Mikrovlnný ohřev je výhodný při rozmrazování hluboce zmrazených materiálů, při pasterizaci a sterilizaci balených potravin (např. mléčných a masných výrobků, šťáv a krájeného chleba). Pasterizace balených potravin zaručuje trvanlivost bez použití konzervačních přísad. Při pasterizaci baleného krájeného chleba prochází chléb tunelovou pecí a během několika minut je celkově ohřát na pasterizační teplotu bez přehřátí povrchové kůrky nebo změny chuťových vlastností.

Obr. 2.

Obr. 5. Závislost složek komplexní permitivity e´ a e´´ vody při teplotě 25 °C na frekvenci

Spotřeba energie mikrovlnného zařízení je ve srovnání s konvenční pasterizací asi o 50 % nižší a doba pasterizace se zkrátí na 20 %. Mikrovlnné zařízení pro pasterizaci zaujímá ve srovnání s plynovou pecí pouze asi 10 % prostoru. V mikrovlnném rozmrazovacím zařízení o výkonu 120 kW lze během jedné hodiny ohřát 3 t balených potravin z teploty –18 °C na –2 °C.

Ve výrobě plastů a v gumárenském průmyslu se mikrovlnný ohřev využívá např. při ohřevu granulátů plastů před vytlačovacími lisy, při předehřívání pryže před vulkanizací a při vytvrzování výrobků ze skleněných vláken. Při výrobě epoxidových vysokonapěťových izolátorů se při mikrovlnném ohřevu na teplotu 80 až 100 °C zkracuje formovací proces o 15 až 45 %. Při mikrovlnném ohřevu keramických materiálů se doba sintrace zkracuje o 5 až 30 %.

Obr. 3.

Obr. 6. Schematické uspořádání mikrovlnného tunelového ohřívacího zařízení; 1 – ohřívaný materiál, 2 – mikrovlnný modul, 3 – ohřívací tunel, 4 – absorbér mikrovln, 5 – transportní pás

Současná mikrovlnná zařízení mají výkony 100 kW i více, vykazují velmi dobrou účinnost, lze je přizpůsobit nejrůznějším výrobním procesům a umožňují optimální kombinaci s konvenčními způsoby ohřevu.

4. Konstrukční uspořádání průmyslových mikrovlnných zařízení

Mikrovlnné pásové sušičky se vyrábějí pro výkony 8 až 150 kW, délku dopravního pásu 5 až 30 m a šířku pásu 0,2 až 1 m. Maximální sušicí teploty jsou 230 °C. Přívod mikrovlnné energie je ze čtyř stran, takže je zaručeno homogenní ohřátí sušeného materiálu. Jako zdroje mikrovlnného záření se obvykle používají robustní vzduchem chlazené magnetrony o výkonu 800 kW. Funkce magnetronů a vysokonapěťových transformátorů je samostatně jištěna. Na přání se dodává např. plynulá regulace výkonu a plynulé řízení vlhkosti vzduchu.

Na obr. 6 je schematické uspořádání mikrovlnného tunelového ohřívacího zařízení. Ohřívané předměty procházejí tunelem na dopravním pásu. Ohřívací zařízení je vytvořeno několika mikrovlnnými moduly, které umožňují požadované odstupňování teplot. Moduly jsou sestaveny tak, aby netěsnosti mezi nimi byly omezeny na přípustné hodnoty a záření nemohlo pronikat do okolí.

(pokračování)