Környezetbarát tervezés Villamos hıtechnika tamus.adam@vet.bme.hu
Villamos hıtechnika Betét: az elektrotermikus módon hevített tárgy A közvetlen elektrotermikus eljárások esetében a villamosenergia közvetlenül a betét belsejében alakul át hıenergiává. A közvetett eljárásoknál a betét nem része az áramkörnek; az áramkörben energiaátalakító szerkezetek vannak, amelyek hıenergiát közvetítenek a betétre. A villamos hıtechnika egyes technológiai eljárásai közvetlenek és közvettek is lehetnek (ellenállás-, indukciós-, ív- és plazmahevítés), míg mások vagy csak közvetlenek (dielektromos hevítés), vagy csak közvetettek (elektronsugaras és lézerhevítés).
Ellenálláshevítés I. Közvetlen ellenálláshevítés: a hı a betét belsejében keletkezik az átfolyó villamos áram hatására.
Ellenálláshevítés II. Közvetett ellenálláshevítés
Indukciós hevítés I. A betétet a benne indukált örvényáramok Joule-hıje melegíti. Az örvényáramokat az induktorban folyó váltakozó áram által keltett mágneses tér hozza létre.
Indukciós hevítés II. 1: induktor 2: betét 3: fluxusvezetı
Indukciós hevítés III. Az induktorban folyó gerjesztıés a betétben indukált örvényáramok eloszlása nem egyenletes, azok az induktor és betét közötti térrészben az induktor és betét felülete közelében sőrősödnek. A betétben keletkezı Joule-hı nagysága és eloszlása is az árameloszlástól függ.
Indukciós hevítés IV. Tégelyes olvasztókemence
Indukciós hevítés V. Orvosi alkalmazás: stent hevítés indukciós elven
Modellkísérletek
In-vivo kísérletek I. Nyúl veseartériájába helyezett stent Hevítı: 1 menetes 80 cm átmérıjő tekercs, 4x330 nf kondenzátorral 253 khz-es frekvenciájú rezgıkört alkot táplálás: 10 kw-os generátorral! 3 W teljesítmény keletkezik a stentben
In-vivo kísérletek II. Hımérsékletmérés: Stent és artéria közt, véráramban, bır alatt
Stent behelyezés 3 nap múlva 20 perces kezelés Eredmények: In-vivo kísérletek III. vastagbél égése, perforációja a béltartalom miatt egyértelmő a sejtburjánzás csökkenése
In-vivo kísérletek IV. Patkány vastagbelébe helyezett stent 157 khz 4,3 mt Stent hımérséklete: 50 C körül Megelızıen frekvencia- és indukciófüggés vizsgálata Különbözı anyagok összehasonlítása
In-vivo kísérletek V. Emberen végzett kísérletek Nyelıcsırák kezelés Nincs cél-stent A terápia során 50 C-ot alkalmaztak
In-vivo kísérletek VI.
Ívhevítés Ívhevítéskor a nagy hımérséklető ionozott gázokból és gızökbıl álló villamos ív hıenergiáját hasznosítjuk. Legfontosabb alkalmazási területe az acélgyártás Hálózati visszahatás: flicker
Plazmahevítés A folyamat során a gáz nagy hımérsékletet (2000...20000 K) és ionozottsági fokot ér el, és technológiai célra hasznosítható plazmaként lép ki egy generátorból (plazmaégıbıl). A plazmagenerátorokban elektródok (anód és katód) között égı villamos ív melegíti a gázt.
Dielektromos hevítés I. Veszteséges dielektrikum hevítése változó villamos térrel. Kapacitív: a betét nagyfrekvenciás feszültségre kapcsolt kondenzátor fegyverzetei között helyezkedik el. Hıre lágyuló mőanyagfóliák hegesztésére használják.
Dielektromos hevítés II. Mikrohullámú: Az eljárás során a betét ún. disszipáló elemek elektromágneses terében melegszik fel. A zárt rendszerő disszipáló elemek közismert kiviteli formája a háztartásokban alkalmazott mikrohullámú sütı, amely nem más mint egy üregrezonátor. Az alkalmazási területe, pl. élelmiszerek felmelegítése, sütése, baktériummentesítés, szárítás stb..
Elektronsugaras hevítés A felgyorsított elektronsugár a sugárvezetı rendszeren áthaladva a munkatérben lévı betét felületével ütközik, és mozgási energiájának nagy része hıvé alakul át. Az eljárást fémek olvasztására, elgızölögtetésére, hegesztésére megmunkálására, és mőanyagok ionizációs térhálósítására használják
A lézersugár fókuszált nagy teljesítménysőrőségő fényének energiáját hasznosítjuk közvetett módon. Fıként precíziós munkafolyamatoknál lehet elınyösen felhasználni Lézerhevítés