1 / 8

Opvarmning i Mikrobølgeovn: Beregninger med Finite Element metoden

Opvarmning i Mikrobølgeovn: Beregninger med Finite Element metoden. Danish Technological Institute Lars Rindorf. Mikrobølgeovn. Ovn som varmer med radiobølger Elektrisk frekvens 2.45 GHz Bølgelængde l = 12 cm Materialer er karakteriseret ved: Elektrisk permitivitet

cameron-graham
Download Presentation

Opvarmning i Mikrobølgeovn: Beregninger med Finite Element metoden

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Opvarmning i Mikrobølgeovn: Beregninger med Finite Element metoden • Danish Technological Institute • Lars Rindorf

  2. Mikrobølgeovn • Ovn som varmer med radiobølger • Elektrisk frekvens 2.45 GHz • Bølgelængde l = 12 cm • Materialer er karakteriseret ved: • Elektrisk permitivitet • = brydningsindeks2 • Tabstangent • angiver absorption • Varmekapacitet • Massetæthed • Varmeledningsevne • Madvarer og væsker absorberer stråling men glas og keramik er næsten gennemsigtigt

  3. Udfordringer med mikroovn • Ovnens rum er omtrent samme størrelse som bølgelængde l. • Ujævn opvarmning pga. ujævn elektromagnetisk tæthed • Komplekst fysisk problem: • Elektromagnetisk • Ovenstørrelse sml. bølgelængde giver stort numerisk problem • Usikkerhed på elektromagnetiske parametre (svære at måle) • Varmeledning • Madens absorption afhænger af temperatur • Luftkonvektion spiller en betydelig rolle • Vanddamp i luften måske betydelig • Tid: Stråling ændrer sig på ~ nanosekund, varmeledning ~1 sekund • Roterende tallerken med mad • 3D • = ulineært koblet elektromagnetisk og varmelednings problem i 3 dimensioner

  4. Finite element metode • Deler rummet op i ’endelige elementer’ • Kan i teori og praksis løse hele problem eksakt • Kræver betydelig computerkraft + viden • Forsimplende antagelser (i vores model) • Ingen luft- og væskekonvektion • Varmeabsorption konstant i temperatur • Tallerken roterer ikke • Inderside af oven (metal) • Keramikkrus med ’suppe’ • Model • Som i Center for Emballage og Transport • Strålingsindgange • Glastallerken

  5. Resultater: Elektrisk felt • Elektromagnetisk intensitet = Elektrisk felt kvadreret • Kompliceret mønster af stående bølger • Indgange • Elektrisk felt normal på udbredelsesretning • Ringe indtrængning i maden

  6. Resultater: Effekt strøm felt • Varme afsat er proportional med effekt strøm • Effekt reflekteres fra ovnens bagvæg • Indstrøm af effekt • Ringe indtrængning i maden

  7. Resultater: Varme afsat ved 50 W indgangseffekt • Efter 38 sekunder • Væske temperatur • cold spot = 30o • Hot spot = 65o • Effekt strøm

  8. Konklusion • Simuleringen af opvarmning er muligt • Komplekst problem • ’Hot spots’ i opvarmning ses af en kop suppe • Model kan udvides MED • Rotation af tallerken • Temperatur afhængig • Effektivitet af ovnen kan beregnes (ca. 60 %) • På lang sigt • Aluminiumsfolie kan simuleres (i alle former) • Hurtigere design af indpakning • Større indsigt i design af indpakning, da man kan se ’det som ikke kan fysisk ses/måles’

More Related