Влажные материалы можно рассматривать как полупроводники или диэлектрики (т.е. материалы с удельным сопротивлением соответственно около 10-1-10-8 и 10-9-10-15 ОмЧм) с включением некоторого количества слабых электролитов. Если диэлектрик поместить в высокочастотное электромагнитное поле, то полярные молекулы диэлектрика будут совершать колебательные движения, так как электрическая составляющая поля создает пару сил, стремящуюся ориентировать оси молекул в направлении вектора напряженности поля. Явление поворота полярных молекул под действием электрической составляющей электромагнитного поля называется дипольной поляризацией. Кроме дипольной поляризации бывают также ионная и электронная поляризации, вызванные смещением ионов и деформацией электронного облака. Во влажных телах, имеющих включения электролитов, каждое включение ведет себя подобно гигантской поляризованной молекуле, что вызывает структурную поляризацию, а явления электролиза и электроосмоса — электрическую поляризацию. Ориентации полярных молекул препятствуют их тепловое движение и силы межмолекулярного взаимодействия, поэтому дипольная поляризация имеет релаксационный, запаздываю щий характер с периодом релаксации 10-13-10-7 с. Период электронной релаксации равен 10-16-10-14 с, ионной — 10-14-10-12 с, структурной — 10-8-10-3 с, электрической — 10-4-10-2 с. Если период релаксации больше периода электромагнитных колебаний, то поляризация сопровождается большим выделением тепла, дает возможность получить мощные источники тепла, равномерно распределенные внутри тела. Количество теплоты, выделившейся при высокочастотном нагреве за единицу времени в единице объема тела, Qвч (Вт/м3), определяется по формуле (1.47) где e0 = 8,85 * 10-12 Ф/м — электрическая постоянная; kп = — коэффициент диэлектрических потерь; er — диэлектрическая проницаемость материала; dп — угол диэлектрических потерь, рад; n — частота поля, Гц; U — действующее напряжение, В; d — расстояние между обкладками конденсатора, м. При сушке тел в высокочастот ном электромагнитном поле температура наружных слоев тела меньше, чем центральных, из-за интенсивного испарения и связанного с ним охлаждения поверхностных слоев. Поэтому уже в начальной стадии процесса имеется температур ный градиент, который быстро увеличивается и всегда направлен от поверхности испарения к центру тела, способствуя удалению влаги (рис. 1.21). Рис. 1.21. Распределение температуры и влагосодержа ния в теле при сушке в ВЧ-поле в моменты времени t2 > t1 Термодиффузия влаги под действием температурного градиента создает градиент влагосодержания, который на всем протяжении процесса оказывает сопротивление переносу влаги к зоне испарения. При интенсивном прогреве скорость парообразования во много раз превышает скорость переноса пара внутри тела, поэтому при температуре тела свыше 60°С возникает градиент общего давления, который во втором периоде сушки становится доминирующим фактором в механизме переноса влаги. При высоких градиентах температуры, влагосодержания и давления возникают опасные напряжения внутри материала, поэтому, чтобы уменьшить абсолютные значения градиентов и избежать появления внутренних трещин и одновременно снизить расход электроэнергии примерно в 2 раза, поверхность тела рекоменду ется прогревать с использованием комбинированных способов подвода тепла. Комбинированная высокочастотно-конвективная сушка переплетных крышек успешно применялась в типографии «Красный пролетарий» в 1950-е гг.: крышки полностью высыхали за 60 с, не коробились и в дальнейшем не плесневели. Высокочастотный нагрев корешковой зоны книжных блоков используется в крупносерийном производстве книжных изданий в обложке и в переплетной крышке. В заклеечно-сушиль ных автоматах, в заклеечно-окантовочных агрегатах и в агрегатах клеевого бесшвейного скрепления различных зарубежных фирм кратковременный высокочастотный нагрев корешка сочетается с естественной досушкой и охлаждением полуфабри катов на длинном транспортере при передаче их на операцию обрезки. В конце 1980-х гг. Киевским филиалом ВНИИ полиграфии совместно с СКБ ТОЗ «Кристалл» была разработана заклеечно-сушильная установка БЗШ-270 с высокочастотным сушильным модулем, рассчитанная на среднесерийное производство. Рабочий конденсатор в ней длиной около 2 м состоит из двух гребенок, изготовленных из медных прутков высотой 180 мм, установленных с разной частотой по ходу движения транспортера с книжными блоками, что позволило отрегулировать интенсивность высокочастотного нагрева, скорость парообразования и избежать потери прочности клеевого соединения.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Сушка в высокочастотном электромагнитном поле» з дисципліни «Технологія брошуровочно-палітурних процесів»
