10.5. Сушка электромагнитными волнами

Начиная с 1986 года и вплоть до сегодняшнего дня применение электромагнитных полей в различных областях науки неуклонно растет.

Хорошо известно, что различные материалы при помещении в электрическое поле нагреваются, то есть часть энергии поля рассеивается в материале и переходит в тепло. В зависимости от механизма рассеивания энергии поля, различают:

- омический нагрев;

- индукционный нагрев;

- инфракрасный нагрев;

- диэлектрический нагрев.

Омический нагрев – этот тип нагрева характерен для материалов с высокой проводимостью, то есть для металлов.

Индукционный нагрев – это нагрев токопроводящих тел за счет возбуждения в них электрических токов переменным электромагнитным полем. Для создания переменного электромагнитного поля при индуктивном нагреве используются токи низкой (50 Гц), средней (до 10 кГц) и высокой (свыше 10 кГц) частоты.

Недостатки: Этот способ не обеспечивает удовлетворительного качества высушенного материала: большая неравномерность высыхания материала, местные перегревы, большие внутренние напряжения.

Инфракрасный нагрев – это нагрев материалов электромагнитным излучением с длиной волны 2 мм – 760 нм (инфракрасное излучение). Инфракрасный нагрев основан на свойстве материалов поглощать определенную часть спектра этого излучения. Наибольшее применение нагрев ИК-излучением нашел в промышленности - для сушки лакокрасочных покрытий.

Диэлектрический нагрев – это нагрев диэлектриков в переменном электрическом поле радиоволн. Используется во многих отраслях промышленности, например, сушка диэлектрических материалов (древесина, пластмассы, полимеры, и.т.д.).

Для радиоэлектронных устройств, предназначенных для использования в промышленности и народном хозяйстве, выделены следующие диапазоны частот:

– Высокочастотные (ВЧ) 13 МГц, 26 МГц, 30 МГц

– Сверхвысокочастотные (СВЧ) 433 МГц, 915 МГц, 2450 МГц.

Применение диэлектрического нагрева имеет следующие преимущества перед обычными, конвекционными методами нагрева материалов:

- равномерность нагрева всего объема материала;

- избирательность нагрева, которое заключается в том, что сильнее нагревается компонент материала, обладающий наибольшими диэлектрическими потерями;

- отсутствие громоздких сушильных машин.

Сотрудники Московского государственного института электроники и математики предложили следующую схему обезвоживания диэлектрических материалов (рис.10.21.).

Рис. 10.21. СВЧ установка для нагрева диэлектрического материала лучевого типа:

1 – камера СВЧ нагрева;

2 – поглощающий материал; 3 – подставка из радиопрозрачного материала; 4 – обрабатываемый материал; 5 – источник СВЧ энергии

Однако в настоящее время диэлектрический нагрев нашел широкое применение в деревообрабатывающей промышленности, народном хозяйстве, а так же нашло применение в отрасли обезвоживания сыпучих материалов.

Специальные методы сушки крошки каучука – инфракрасными лучами и в поле токов высокой частоты (СВЧ) – из-за сложности и высокой стоимости аппаратурного исполнения, в промышленном масштабе не применяются.