Les clients intéressés par les systèmes micro-ondes industriels ont naturellement besoin de connaître exactement la quantité d’énergie dont ils ont besoin pour leurs applications. Selon l’application souhaitée, par exemple, la cuisson des aliments, le contrôle de la température des produits surgelés, le séchage des matériaux, le besoin en énergie micro-ondes varie considérablement.
Le séchage par micro-ondes est plus rapide et souvent plus économe en énergie que les méthodes de séchage traditionnelles telles que les fours à briques et les fours à convection.
Les informations contenues dans cet article permettront d’estimer les coûts d’exploitation à long terme associés au séchage par micro-ondes de matériaux solides.
Dans cet article, nous nous concentrons sur une application courante : le séchage de l’eau contenue comme humidité dans les solides qui n’absorbent pas l’énergie des micro-ondes.
Nous avons rassemblé ci-dessous un résumé du procédé général et les calculs nécessaires pour déterminer la quantité d’énergie requise pour sécher votre matériau.
Contenu
Estimation de l’énergie nécessaire au séchage de matériaux solides par micro-ondes
Calcul de la quantité d’eau à évaporer
Comportement des matériaux solides exposés au champ micro-ondes
Calcul de l’énergie nécessaire pour le procédé de séchage
Parlons ensemble !
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1. Calcul de la quantité d'eau à évaporer
Pour tout matériau solide à sécher, il faut d’abord déterminer la teneur en eau initiale ainsi que la teneur en eau visée à la fin du procédé de séchage.
Par exemple, si vous avez 100 kilogrammes de matériau avec une teneur en eau initiale de 60 % que vous devez ramener à 10 %, le calcul est le suivant :
Quantité d’eau à évaporer = 100 kg *(0,6 – 0,1) = 50 kg.
En général, on doit également indiquer un temps de séchage, c’est-à-dire le temps souhaité pour atteindre cet objectif.
2. Comportement du matériau solide exposé au champ de micro-ondes
L’eau est souvent la molécule la plus absorbante d’énergie micro-ondes dans le matériau humide et, en raison de ses pertes diélectriques élevées, elle absorbe la plupart de l’énergie micro-ondes envoyée. Par conséquent, la quantité d’énergie dissipée pour chauffer le matériau solide est minimale.
Les calculs suivants se réfèrent à la quantité d’énergie requise pour évaporer l’eau seule et doivent donc servir comme première estimation de l’énergie micro-ondes minimale dont on a besoin pour le séchage ; à noter qu’une certaine quantité d’énergie micro-ondes est également consommée pour chauffer le reste du matériau solide. Dans le cas des solides à faible perte diélectrique à la fréquence micro-ondes choisie, cette valeur énergétique soit souvent faible, cependant, pour les solides à perte diélectrique élevée, l’absorption des micro-ondes par les solides peut devenir importante. Si vous souhaitez traiter des matériaux fortement absorbants micro-ondes, il est recommandé de prévoir un temps de séchage plus long pour éviter un réchauffement excessif de ces solides.
3. Le calcul de l’énergie micro-ondes pour le processus de séchage
Pour un exemple de calcul, supposons que nous voulons évaporer 50 kg d’eau en une heure. De plus, nous supposons que la température initiale du matériau solide à sécher est la température ambiante, soit 20 °C.
La formule permettant de calculer la quantité d’énergie nécessaire à l’évaporation de l’eau est basée sur la capacité thermique spécifique de l’eau :
Il faut 4,18 kJ d’énergie pour chauffer un kilogramme d’eau d’un degré Celsius.
Une fois que l’eau a été chauffée jusqu’à son point d’ébullition, par exemple 100 °C à la pression atmosphérique de 1 bar, une énergie supplémentaire de 2257 kJ est nécessaire pour transformer un kilogramme d’eau liquide en vapeur d’eau.
Le calcul des besoins énergétiques pour notre exemple, i.e. l’évaporation de 50 kg d’eau en une heure, donne les résultats suivants :
Énergie nécessaire pour chauffer l’eau jusqu’au point d’ébullition :
Énergie ébullition = 50 kg * 4,18 kJ/(kg*K) * (100 – 20) K = 16 760 kJ
Énergie requise pour l’évaporation de l’eau :
Énergie évaporation = 50 kg * 2257 kJ/kg = 112 850 kJ
Par conséquent, l’énergie totale requise pour l’évaporation de 50 kg d’eau est :
Énergie totale = Énergie ébullition + Énergie évaporation = 16 760 + 112 850 = 129 610 kJ
La durée du processus ayant été définie 1 h (3600 s), la puissance micro-ondes requise résulte de l’énergie totale et du temps de séchage souhaité :
Puissance (P) = énergie totale / temps de séchage = 129 610 kJ / 3 600 s = 36 kW
4. Parlons ensemble !
L’estimation de la puissance micro-ondes est un premier point de référence qui doit être pris en compte pour choisir le générateur micro-ondes, sa puissance et sa fréquence, le plus approprié au procédé de séchage souhaité. Nous vous encourageons à nous contacter afin de déterminer les paramètres supplémentaires pour définir la puissance micro-ondes nécessaire pour votre application.
Dans l’exemple ci-dessus, la puissance micro-ondes requise, i.e. 36 kW, peut être fournie par un seul générateur standard de 50 kW, 915 MHz. Toutefois, si le séchage doit être effectué plus rapidement, e.g., 30 minutes au lieu de 60 minutes nécessitant 72 kW micro-ondes, deux générateurs de 50 kW peuvent être utilisés, ou éventuellement un générateur micro-ondes de 75 kW ou bien un générateur de 100 kW. Le nombre de générateurs micro-ondes, l’interaction entre l’énergie micro-ondes et le matériau à sécher, et la longueur de l’applicateur de micro-ondes sont des paramètres très importants qui doivent être discutés et compris dès le début afin de garantir la qualité du produit attendu après son séchage.
Visitez notre site Web sur les générateurs de micro-ondes.
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