Opvarmning i Mikrobølgeovn:

Præsentationer af emnet: "Opvarmning i Mikrobølgeovn:"— Præsentationens 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 Model Finite element metode Som i Center for Emballage og Transport
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’