Задача 5. Расчет установки диэлектрического нагрева

В комплект установок диэлектрического нагрева входят высокочастотный генератор; система защиты и сигнализации; технологический узел. Технологический узел представляет собой конденсатор, в котором создано высокочастотное электрическое поле.

Схемы технологических узлов для нагрева и сушки крупногабаритных изделий и порошкообразных материалов показаны на рис. 5.1.При диэлектрической сушке (рис. 5.1, а) температура внутри нагреваемого материала выше, чем в поверхностных слоях, с которых происходит удаление влаги. Совместное влияние градиентов давления, влагосодержания и температуры способствует высокой производительности сушки с использованием высокочастотного нагрева. На рис. 5.1, в показана схема технологического узла изготовления изделий из пенопласта. При формировании различных видов изделий исходное сырье помещается в формы, рабочие полости которых повторяют конфигурацию изделия.

 

Рис. 5.1 Схемы технологических узлов установок диэлектрического нагрева

 

К установкам диэлектрического нагрева предъявляются следующие основные требования:

1) обеспечить заданные технологические условия (по температурным режимам, скорости нагрева и т. п.);

2) полностью сохранить материал и его качества, не допускать электрического пробоя материала;

3) возможность согласования электрических параметров нагрузки с параметрами источника питания;

4) обеспечить устойчивый режим работы в конденсаторе без искрения;

5) максимальное значение к. п. д.

Цель выполнения данного задания – определение мощности установки, напряженности поля, рабочей частоты и размеров конденсатора, обеспечивающих выполнение перечисленных требований.

Исходные данные

Произвести расчет параметров генератора ТВЧ, найти размеры камеры для высокочастотной сушки зерна (рис. 5.2).

Рис.5.2 - Схема установки диэлектрического нагрева

 

Исходные данные для расчета включают производительность установки, начальную и конечную влажность зерна, допустимую напряженность электрического высокочастотного поля и приведены в табл. 5.1.

Табл.5.1 Исходные данные для расчета

Цифра шифра	первая	вторая		третья
	Производитель-ность , кг/ч	Влажность материала на входе , %	Влажность материала на выходе , %	Допустимая напряженность электрического поля , кВ/см
0	100	18	10	0,1
1	150	20	11	0,15
2	200	22	12	0,2
3	250	24	13	0,25
4	300	26	14	0,30
5	350	38	15	0,35
6	400	30	16	0,4
7	450	18	12	0,45
8	500	20	10	0,50
9	550	22	14	0,55

Кроме того, для расчета используют следующие справочные данные для сушки зерна:

- температура материала перед сушкой, t₁ = 20°С;

- диэлектрическая проницаемость материала ε = 6,5;

- тангенс угла потерь tgδ = 0,2

- объемная плотность зерновой массы D = 750…850 кг/м³;

- удельная теплота испарения влаги при начальной температуре зерна 20^оС q =2510 кДж/кг.