Refrigeration Engineering and Technology

ISSN-print: 0453-8307
ISSN-online: 2409-6792
ISO: 26324:2012
Архiви

Особливості взаємодії діелектричних матеріалів з енергією мікрохвильового поля: приклад нагрівання цеолітів

##plugins.themes.bootstrap3.article.sidebar##

PDF
Опубліковано вер 30, 2024
DOI https://doi.org/10.15673/ret.v60i3.2946

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

К.О. Капауз
Одеський національний технологічний університет, вул. Канатна, 112, Одеса, 65039, Україна
http://orcid.org/0000-0003-2363-8819

Анотація

Розглядаються переваги методу нагрівання діелектричних матеріалів в мікрохвильовому полі, що ґрунтуються на особливості перетворення електромагнітної енергії в тепло безпосередньо в об'ємі шару. Перетворення енергії мікрохвильового поля в теплову в об’ємі матеріалу здатне призвести до унікальних ефектів, які не проявляються при застосуванні традиційних способів термообробки, як то зміна внутрішньої структури матеріалу, що дає можливість отримати кінцевий продукт з якісно новими властивостями. Визначається, що процеси, засновані на мікрохвильовому нагріванні матеріалів з достатньо високими діелектричними коефіцієнтами, мають великий потенціал енергоефективності. Нагрівання у мікрохвильовому полі є альтерна­тивою традиційним методам, проте для багатьох технологій в промислових масштабах не використовується внаслідок недостатньо вивчених особливостей поглинання мікрохвильової енергії конкретним матеріалом та можливості виникнення негативних явищ, таких як великі температурні неоднорідності, локальне перегрівання, низький ККД перетворення енергії мікро­хвильового поля у внутрішню енергію матеріалу. Основний фокус роботи зосереджений на визначенні ефективності застосування мікрохвильового нагріву для регенерації цеолітів. Інтерес до використання цеолітів визначається широкою сферою застосування, зокрема в технології зберігання тепла без втрат протягом тривалих періодів часу. Представлені результати досліджень сушіння щільного шару цеоліту 13Х в мікрохвильовому полі та оцінка впливу діелектричних характеристик на енергоефективність перетворення мікрохвильової енергії в теплоту. Результати довели, що сушіння цеоліту 13Х проходить дещо інтенсивніше порівняно з цеолітом 4А. Проведено порівняння діелектричних властивостей цеоліту 13Х та 4А, які суттєво впливають на перетворення енергії мікрохвильового поля в теплову та на енергетичну ефективність

Ключові слова:
Діелектричні втрати, Корисний тепловий потік, Температура, Вологовміст, Швидкість сушіння, Енергетична ефективність

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Як цитувати
Капауз, К. (2024). Особливості взаємодії діелектричних матеріалів з енергією мікрохвильового поля: приклад нагрівання цеолітів. Refrigeration Engineering and Technology, 60(3), 224-232. https://doi.org/10.15673/ret.v60i3.2946
Номер
Том 60 № 3 (2024)
Розділ
ЕНЕРГЕТИКА ТА ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ

Посилання

1. Sun, J., Wang, W., Yue, Q., Ma, C., Zhang, J., Zhao, X., & Song, Z. (2016). Review on microwave-metal discharges and their applications in energy and industrial processes. Applied Energy, 175, 141-157.
2. Meloni E., Iervolino G., Palma V. (2023). Basics of Microwave Heating and Recent Advances. Advances in Microwave-assisted Heterogeneous Catalysis, 1-24.
3. Brodie, G., Gupta, D., Khan, J., Foletta, S., Boote, N. 5A Brief Review of Microwave Heating. (2018b). Microwave Based Weed Control and Soil Treatment, 43-54.
4. Tannous, C. (2018). Dielectric properties of Solids. Master. Dielectric and Magnetic Properties, 27.
5. Water and microwaves. Retrived 27 July 2024 from https://water.lsbu.ac.uk/water/microwave_water.html.
6. Debye, P. J. W. (1960). Polar molecules. New York: Dover Publications, 172.
7. Song, Y., Chen, W., Wan, F., Zhang, Z., Du, L., Wang, P., Li, J., Wu, Z., & Huang, H. (2022). Online multi-parameter sensing and condition assessment technology for power cables: A review. Electric Power Systems Research, 210, 108140.
8. Yang, P.-a., Deng, W., Luo, J., Li, R., Li, P., Yin, Y., Huang, X., & Zhang, Y. (2024). Preparation and structure optimization of 2D MXene nanocomposites for microwave absorbing application. Materials Today Physics, 40, 101291.
9. Minamitani, Y., Ueno, T., Ohe, Y., & Kato, S. (2010). Intensity of electric field radiating from high-power pulsed electromagnetic wave generator for use in biological applications. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, 17(6), 1895-1900.
10. Nelson, M. I., Wake, G. C., Chen, X. D., & Balakrishnan, E. (2001). The multiplicity of steady-state solutions arising from microwave heating. I. Infinite Biot number and small penetration depth. The ANZIAM Journal, 43(1), 87-103.
11. Li, S., Qing, T., Fu, J., Wang, X., & Pan, S. (2021). High-Accuracy Optical Fiber Transfer Delay Measurement Using Fiber-Optic Microwave Interferometry. Journal of Lightwave Technology, 39(2), 627-632.
12. Brodie, G. (2008). The Influence of Load Geometry on Temperature Distribution During Microwave Heating. Transactions of the ASABE, 51(4), 1401-1413.
13. Vriezinga, C. A. (1998). Thermal runaway in microwave heated isothermal slabs, cylinders, and spheres. Journal of Applied Physics, 83(1), 438-442.
14. Zhang, Z., Su, T., & Zhang, S. (2018). Shape Effect on the Temperature Field during Microwave Heating Process. Journal of Food Quality, 2018, 1-24.
15. la Hoz, A. d., Díaz-Ortiz, A., & Moreno, A. (2006). Review on Non-Thermal Effects of Microwave Irradiation in Organic Synthesis. Journal of Microwave Power and Electromagnetic Energy, 41(1), 45-66.
16. Brodie, G. (2007). Simultaneous Heat and Moisture Diffusion During Microwave Heating of Moist Wood. Applied Engineering in Agriculture, 23(2), 179-187.
17. Boshkova, I., Volgusheva, N., Boshkov, L., Bondarenko, O., Hrechanovskyi, A. (2023) Experimental study of drying of zeolite "4a" in a microwave field. Refrigeration Engineering and Technology, 59(3), 197-204.
18. Yang, X. H., & Tang, J. (2002). Advances In Bioprocessing Engineering. WORLD SCIENTIFIC. https://doi.org/10.1142/4763.
19. Boshkova, I., Volgusheva, N., Mukminov, I., Bondarenko, O., Paskal, O. (2021). Studying the perspectives of zeolites application for heat accumulators. Refrigeration Engineering and Technology, 57(3), 196-205.
20. Shariaty, P. (2018). Tailoring Molecular Sieves’ Dielectric and Electric Properties for Efficient Microwave and Resistive Heating Regeneration. A thesis submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy in Environmental Engineering. Pooya Shariaty, 235.