Читайте также:
|
Под диэлектрическим нагревом понимается нагрев диэлектриков и полупроводников в переменном электрическом поле, под действием которого нагреваемый материал поляризуется. Поляризация — это процесс смещения связанных зарядов, приводящий к появлению электрического момента у любого макроскопического элемента объема.
Поляризацию разделяют на упругую и релаксационную: упругая (безынерционная) обусловливает энергию электрического поля, а релаксационная (инерционная)—теплоту, выделяющуюся в нагреваемом материале. При релаксационной поляризации внешним электрическим полем совершается работа по преодолению сил внутренних связей («трения») атомов, молекул, заряженных комплексов. Половина этой работы превращается в теплоту.
Мощность, выделяющуюся в диэлектрике, обычно относят к единице объема и вычисляют по формуле
где γ — комплексно-сопряженная проводимость материала, ЕM — напряженность электрического поля в материале.
Комплексная проводимость
Здесь εr — полная комплексная диэлектрическая проницаемость.
Действительная часть ε', называемая диэлектрической проницаемостью, влияет на количество энергии, которая может быть запасена в материале. Мнимая часть ε", называемая фактором потерь, является мерой энергии (теплоты), рассеиваемой в материале.
Фактор потерь учитывает энергию, выделяющуюся в материале как за счет поляризации, так и за счет токов сквозной проводимости.
В практике расчетов используют величину, называемую тангенсом угла потерь:
Тангенс угла потерь определяет отношение энергии, расходуемой на нагрев, к запасенной энергии электромагнитных колебаний.
С учетом изложенного объемная удельная активная мощность, Вт/м3:
или
Таким образом, удельная объемная мощность пропорциональна квадрату напряженности электрического поля в нагреваемом материале, частоте и фактору потерь.
Напряженность электрического поля в нагреваемом материале зависит от приложенного напряжения, диэлектрической проницаемости ε', расположения и формы электродов, образующих поле. Для некоторых наиболее часто встречающихся в практике случаев расположения электродов напряженность электрического поля рассчитывают по формулам, приведенным на рисунке 1.
Рис. 1. К расчету напряженности электрического поля: а — цилиндрический конденсатор, б — плоский однослойный конденсатор, в, г — плоский многослойный конденсатор с расположением слоев материала соответственно поперек и вдоль электрического поля.
Следует отметить, что предельное максимальное значение Ем ограничивается электрической прочностью нагреваемого материала. Напряженность не должна превышать половины пробивной напряженности. Ем для семян зерновых и овощных культур принимается в пределах (5... 10) 103 В/м, для дерева—(5...40) 103 В/м, поливинил-хлорида — (1...10) 105 В/м.
Фактор потерь ε" зависит от химического состава и структуры материала, его температуры и влагосодержания, от частоты и напряженности электрического поля в материале.
Дата добавления: 2015-08-17; просмотров: 160 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
| Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя | | | Особенности диэлектрического нагрева материалов |