6.8. Высокочастотные диэлектрические нагреватели

Во внутреннем электрическом поле, создаваемом пластинами конденсатора, диэлектрики - вещества, не обладающие электрической проводимостью, подвергаются различной поляризации: происходит смещение их валентных электронов, дипольных молекул и ядер молекул.

При переменном электрическом поле через конденсатор проходит электрический ток, поляризация диэлектрика непрерывно начинает меняться и тем чаще, чем больше частота переменного тока. Частицы вещества ориентируются в изменяющемся электрическом поле, между ними возникают своеобразные "силы трения". На преодоление этих сил расходуется энергия, вызывающая нагрев диэлектрика. Количество выделившейся энергии в форме теплоты зависит от частоты изменения электрического поля, его напряженности и от свойств диэлектрика. С ростом частоты возрастают скорости поворота диполей и сопротивление Движению диполей, т. е. как бы возрастает "трение" между ними. При некоторой частоте диполи уже не успевают ориентироваться в быстро меняющемся электрическом поле, "силы трения" падают и выделяющаяся энергия уменьшается. Таким образом, для каждого вещества-диэлектрика существует своя частота максимального выделения энергии в форме теплоты.

Лабораторные высокочастотные диэлектрические нагреватели Рис. 135) включают ламповые генераторы с колебательной мощностью 1-10 кВт и частотой тока 40 - 80 МГц. Напряженней, электрического поля не должна превышать определенного значения, иначе произойдет электрический пробой конденсатора у большинства органических веществ значение пробивного напряжения составляет (10 30) 103 кВ/м.

Рис. 125. Устройство высокочастотных диэлектрических нагревателей с вращающимся тиглем (а) и с пластинкой конденсатора (б)

У печи типа а (см. рис. 125) конденсатор 1, состоящий из двух полусфер, встроен в анодный колебательный контур генератора. Пластины конденсатора могут сближаться и удаляться друг от друга. Тигель 2 между пластинами во время нагревания вращают при помощи платформы 3 для увеличения равномерного нагрева вещества 4.

В нагревателе типа б верхняя высокопотенциальная пластина конденсатора 1 перфорирована для свободного выхода газов и паров воды, выделяющихся из нагреваемого вещества 4. Пластина может вертикально перемещаться для изменения зазора между нею и веществом. Положение пластины, определяющее режим нагревания, устанавливают экспериментально. Нижняя пластина конденсатора 5 заземлена. Между пластинами находится теплоизоляционный цилиндр 6.

Возможен еще один вариант высокочастотного диэлектрического нагрева: в тигель с веществом вводят высокопотенциальный электрод-трубу, а металлический тигель (никель, платина), являющийся другой пластиной конденсатора, заземляют.

При нагревании диэлектрика токами высокой частоты зона с более высокой температурой находится в центре вещества и движение влаги и газов происходит из внутренней части к поверхности вещества, что благоприятствует высокотемпературной обработке материалов.

 

К оглавлению