Basic Calculations

Endüstriyel mikrodalga sistemleri ısıtma, kurutma ve sterilizasyon dahil olmak üzere çeşitli uygulamalarda kullanılır. Endüstriyel bir mikrodalga sisteminin tasarımında ve işletilmesinde yer alan temel hesaplamalar, belirli bir uygulama için gereken mikrodalga gücünün, frekansın ve dalga boyunun belirlenmesini içerir.

Basic Elements for Generating Heat in a Volume

The basic elements for generating heat in a volume are the dielectric properties of the material, represented by the electric field strength, frequency, and microwave power distribution of the microwave field.

Basic Elements for Generating Heat in a Volume

Almost every branch of industry in the world has been influenced by microwave technology. Industrial microwave heating is strongly establishing itself as a viable alternative to conventional heating or is being used to achieve completely new processing efficiency and quality.

Main Products:

Foods, animal feed, chemicals, ceramics, rubber, polymers, composites, pharmaceuticals, wood, plywood, textiles, leather, paper, building materials, silicates, glass, wax, and lubricants are just a few examples.

Processes Implemented

vulcanization, sintering, preheating, hardening, melting, and dehydration.

P´´´ = Volumetric energy density measured in W/m3
f = Operating frequency measured in hertz
εo = permeability of free space = 8,85 x 10 -12 AS/VM
ε r´´= dielectric loss factor = imaginary part of the complex permittivity
Ε = Electric field strength measured in V/m (effective value)

The loss factor depends on both frequency and temperature.

Kural olarak şöyle denilebilir: Bir maddenin kayıp faktörü ne kadar yüksekse, o madde mikrodalga alanında o kadar iyi ısıtılabilir. Su ve tüm sulu maddeler yüksek bir kayıp faktörüne sahiptir ve bu nedenle yüksek frekanslı enerjiyi ve mikrodalga enerjiyi son derece iyi emer. Mikrodalga radyasyona karşı absorpsiyon davranışlarına bağlı olarak, malzemeler üç gruba ayrılabilir:

  • emiciler, örn. su (25° Santigratta εr” =12), sulu maddeler (neredeyse tüm gıda maddeleri), çeşitli plastik türleri
  • şeffaf, örn. porselen kuvars cam ( εr’’ = 0.0023), Teflon
  • reflektörler, örn. metal, grafit
Yaklaşık εr” = 0.01’lik bir kayıp faktörüne kadar maddeler bir mikrodalga alanında hala ısıtılabilir. Kayıp faktörü bu değerin altındaysa, yine de maddenin istenen özelliklerini değiştirmemesi gereken daha yüksek kayıp faktörlü katkı maddelerinde karışım olasılığı olabilir.Özel uygulamalar için, özel optimizasyon prosedürleri gerçekleştirildikten sonra ısıtılmış malzemelerde olağanüstü yüksek alan kuvvetleri üretilebilir.Bir maddenin ısıya bağlı olarak kayıp faktörü çok değişirse düzensiz ısınma meydana gelebilir.

Örneğin, donmuş bir malzemenin çözülmesinde, çözülmüş kısımlar mikrodalgaları donmuş bölgelere göre daha yoğun bir şekilde emer.Aşağıdaki örnek, pratik çalışmalarda genellikle karşılaşılan güç yoğunluğu değerlerini belirtmek için tipik giriş değerleri ile denklemin (1) kullanımını göstermektedir. Su ile doldurulmuş bir şişe (sıcaklık 50 °Celsius, εr” =5.1) bir ısı odasına yerleştirilir ve ortalama 2 kV/m alan kuvvetine maruz bırakılır. Burada, su içinde dağılan güç yoğunluğu 2450 MHz’de yaklaşık 2800 kW/m3 = 2,8 W/cm3 olacaktır.
Bu nedenle, suyun ısınması aşağıdakilere göre gerçekleşir:

Field strength distribution with the help of numerical procedures. However, this interference has proved to be quite difficult, since refraction and diffraction phenomena occur when electromagnetic waves penetrate the material. Depending on its geometric shape, power concentrations can occur at corners and edges, and especially in internal volumes (lens flares). Due to the complexity of the interrelationships between these parameters, the calculation of the field intensity distribution is only possible for simple and ideal arrangements. Therefore, the design of a heat chamber for a microwave heating plant is still largely dependent on experience and trial runs.

Let us Project for You

Let us develop and propose a special project for your sector, product, and needs.