СВЧ vs ВЧ нагрев. Определение применимости

[Serhii Chepurnyi]

Здравствуйте уважаемые господа.

Прошу специалистов высказаться относительно применимости технологии нагрева ВЧ или СВЧ.

В специальной литературе и в интернете встречаются немало публикаций о подобного рода нагреве. Но, я не смог найти какого нибудь примера, который дал бы мне возможность сориентироваться относительно конкретной ситуации, а она отличается от стандартных примеров.

Итак, задача: необходимо нагреть материал от температуры 80 град. С до 160.  Материал представляет собой сечку обычной соломы пшеницы длинной 50-80 мм. Сечка имеет начальную влажность 300% (пропитана слабым водным раствором серной кислоты).  Давление в камере реактора 1МПа. 

У нас возникает несколько вопросов на которые мы не нашли ответов в литературе.

1. Какой из указанных выше видов нагрева применим в этом случае?

2. Если возможно применение СВЧ то, учитывая условия в реакторе, как подать волновую энергию в него?

С уважением,

Сергей. 

 

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[paul-th]

Тут вопрос то тогда больше к специалистам по СВЧ нагреву, существует ли вообще такая технология и герметичные излучатели, работающие под давлением , ещё и в кислотной среде?

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[Alhimik]

встроить в ваш реактор несколько магнетронов, но контролировать равномерность нагрева будет проблематично

[Реклама]

Выбираем схему BMS для заряда литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ очень важен контроль процесса заряда и разряда для избегания воздействия внешнего зарядного напряжения после достижения 100% заряда. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список таких решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[BARS_]

17 часов назад, Serhii Chepurnyi сказал:

В специальной литературе и в интернете встречаются немало публикаций о подобного рода нагреве.

Эээээ, а с микроволновкой вы не знакомы?

 

17 часов назад, Serhii Chepurnyi сказал:

нагреть материал от температуры 80 град. С до 160. 

Во-первых, чем будет контролироваться температура? Особенно учитывая то, что СВЧ оказывает негативное влияние на электронику. Во-вторых, СВЧ греет материал крайне неравномерно, вспомните все ту же микроволновку. В-третьих, что мешает греть все это дело тем же теплым воздухом?

[Lexter]

19 часов назад, Serhii Chepurnyi сказал:

1. Какой из указанных выше видов нагрева применим в этом случае?

Чем меньше размер частицы объекта, тем выше должна быть частота. Для вашей нарезки соломы явно просматривается СВЧ, причём частотой выше, чем в микроволновке. Нагрев происходит наведёнными токами Фуко, поэтому сильно зависит от проводимости материала. То, что пропитано кислотой, это хорошо для увеличения проводимости, но есть и "подводные камни". С одной стороны, по мере высыхания материала, его проводимость уменьшается, и есть некоторая стабилизация температуры нагрева. С другой стороны, из-за неравномерного высыхания, будут места с большим локальным нагревом, так что от них возможно воспламенение высохшего рядом материала. Ещё больше этот эффект усугубляет скин-эффект - СВЧ поле не проникает глубоко в толщу материала. Возможно стоит посмотреть в сторону индукционного нагрева. Но тут надо набрать экспериментальных данных именно с этим материалом.

19 часов назад, Serhii Chepurnyi сказал:

2. Если возможно применение СВЧ то, учитывая условия в реакторе, как подать волновую энергию в него?

Как обычно - излучателем-рупором. Раскрыв рупора должен быть закрыт радиопрозрачным материалом, выдерживающим давление в камере.

Но по совокупности условий, что вы озвучили, наверное оптимальным решением будет греть всю камеру, обычным проволочным нагревателем, намотанным по всей поверхности снаружи на камеру. Тогда даже датчик температуры внутри камеры может не потребоваться, достаточно контроля температуры поверхности камеры. Может быть даже вентилятор для равномерной циркуляции нагретого воздуха не потребуется. Любая электроника-механика внутри камеры с агрессивной средой под давлением - это всегда головная боль. Опытным путём можно будет подобрать оптимальный (по скорости) профиль нагрева, а перегрев материала (в том числе локальный), а тем более воспламенение, будут полностью исключены.

Да и если сделать хорошую теплоизоляцию всей установки снаружи, то и КПД такой установки просматривается явно выше, чем с радиочастотным нагревом. Для промышленных установок стоимость процесса - это важно. Ну а про разницу в надёжности и особенно стоимости вы и сами сообразите. Прикиньте, какая мощность нагрева вам требуется, а потом посмотрите стоимость СВЧ генераторов такой мощности.  

Хотя... Есть СВЧ установки для сушки древесины (доски и даже брёвна). А с другой стороны, подогрев стальных ёмкостей с пропаном под давлением делается именно наружным проволочным нагревателем...

Изменено 25 марта, 2021 пользователем Lexter

[Nikol@i_]

А паровые регистры не подойдут? Кстати Вы не сказали какая масса будет разогреваться.

[Serhii Chepurnyi]

25.03.2021 в 17:11, Nikol@i_ сказал:

А паровые регистры не подойдут? Кстати Вы не сказали какая масса будет разогреваться.

Нет, не подойдут. Уже пробовали. Только мы использовали реактор с рубашкой. Продукты реакции за несколько минут отложились на его стенках снизив теплоотдачу до неприемлемого уровня.

25.03.2021 в 15:47, Lexter сказал:

Чем меньше размер частицы объекта, тем выше должна быть частота.

Это класическое условие из класического примера о которых я говорил в топике. Оно нам не подходит.

Что значит неравномерность прогрева я понимаю но каков диапазон этой неравномерности? Максимально допустимая температура процесса - 200-210 град. К тому же, я не уточнил  в задаче но, там идет проточный процес. При достижении рабочей температуры начинают виделятся продукты  реакции. Их необходимо как можно скорее  удалить из него. С этими продуктами естественно удаляется и влага. По условиям же влажность материала должна оставатся как указано в выше - 300% плюс минус 10 на всем  протяжении процесса. Поэтому мы подаем немного пара в реактор ориентируясь на количество удаленной из него влаги. При таких условиях перегрев все же возможен?

25.03.2021 в 12:54, paul-th сказал:

Тут вопрос то тогда больше к специалистам по СВЧ нагреву, существует ли вообще такая технология и герметичные излучатели, работающие под давлением , ещё и в кислотной среде?

Может подскажите где найти этих спецов? Где они гнездятся?

25.03.2021 в 14:01, Alhimik сказал:

встроить в ваш реактор несколько магнетронов, но контролировать равномерность нагрева будет проблематично

Как именно встроить? 

[Nikol@i_]

25.03.2021 в 18:11, Nikol@i_ сказал:

какая масса

Неточно спросил, подразумевал вес, 1кг, 100, тонна.

[Serhii Chepurnyi]

9 часов назад, Nikol@i_ сказал:

Неточно спросил, подразумевал вес, 1кг, 100, тонна.

5 тонн.

[paul-th]

27.03.2021 в 01:39, Serhii Chepurnyi сказал:

Может подскажите где найти этих спецов? Где они гнездятся?

В Самаре вроде как была контора по разработке пром. СВЧ нагревов.  Точных координат не знаю, не я занимался плотно с ними. И в том месте давно не работаю. На сколько помню, они занимались сначала заменой импортных магнетронов на наши, а потом делали адаптивную систему настройки магнетрона на канал без регулировки геометрии канала с обратной связью по мощности. Может что и путаю , давно это было.

Изменено 28 марта, 2021 пользователем paul-th

[Serhii Chepurnyi]

28.03.2021 в 07:39, paul-th сказал:

В Самаре ...

Спасибо. Попробуем поискать. Хотя, мы уже обращались на ЗАО "НПП "Магратеп" во Фрязино. У них на сайте клич висит типа: "... обращайтесь к нам с любыми вопросами" и т.д. В реальности, когда они узнали что речь идет только об изучении применимости технологии нагрева, перестали отвечать на мейлы.  

[Alkarn]

С СВЧ бесперспективно. Для разогрева 5 тонн материала потребуется огромная для СВЧ мощность - сам прикинь, в СВЧ-печке для разогрева 1 кг за 5 минут мощность магнетрона 800-1000 Вт, для 5 тонн - надо 4-5 МВт средней мощности, это сотни магнетронов по 10 кВт, стоимость одного  - 1500 у.е. Даже если время разогрева увеличить до часа и более, все равно десятки тысяч у.е. получится. Потом куча проблем добавится. СВЧ разогревает на небольшую глубину - несколько сантиметров, надо будет непрерывно субстрат перемешивать. Плюс СВЧ очень вредно для здоровья, камеру надо делать герметичной для радиоволн.

[Dr. West]

7 часов назад, Serhii Chepurnyi сказал:

когда они узнали что речь идет только об изучении применимости технологии нагрева, перестали отвечать на мейлы.  

Очевидно, имелись в виду просто консультации по внедрению неких готовых решений из "портфеля" фирмы. А изучение новой области - это вложения средств и времени, с неизвестным результатом, такое не всякий потянет. В том числе, и не всякий заказчик захочет платить за эксперименты.

[Lexter]

4 часа назад, Dr. West сказал:

А изучение новой области - это вложения средств и времени, с неизвестным результатом, такое не всякий потянет.

Вы не поняли. Это фрязинцы не "не захотели изучать новую область", а поняли, что Все вопросы ТС-а - "чисто академический интерес", и ничего никому ни за что платить он не собирается. Да и вникать в тему собственно тоже. Поэтому с их стороны естественная реакция на отдельного индивидуума:

12 часов назад, Serhii Chepurnyi сказал:

когда они узнали что речь идет только об изучении применимости технологии нагрева, перестали отвечать на мейлы.  

"Узнали" они правда немного больше ... а они всё-таки серьёзные занятые люди, а не так, на форум по...ть зашли.

Изменено 29 марта, 2021 пользователем Lexter

[Dr. West]

Да я то всё понял. Главное, чтобы до автора дошло - никто всерьёз не будет заниматься его вопросом за "просто так".

[Hambaker]

Диэлектрики греют в ёмкостных ВЧ сушилках.Как то так:Тыц.