Gesellschaft zur Förderung von Medizin-,
Bio- und Umwelttechnologien e. V.

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Ein interessantes Einsatzgebiet für Mikrowellenheizprozesse sind Vakuum- u. Hochdruckanwendungen. Entsprechende Prozessbedingungen liegen bei der Trocknung, bei Desorptions- und Adsorptionsprozessen oder auch in der heterogenen Katalyse vor. Ein weiteres Anwendungsfeld ist die Extraktion mit superkritischen Gasen.

Bei konventionellen Heizverfahren wird der Wärmeeintrag indirekt über die Umgebung durch Konvektion, Wärmeleitung oder Strahlung realisiert. Mit der volumeninhärenten Mikrowellenerwärmung kann hingegen eine direkte Erwärmung des Heizgutvolumens erfolgen. Dies hat Vorteile bei Vakuumprozessen, wenn die freie Konvektion als Wärmetransportprozess stark eingeschränkt ist und die Einstellung eine stationären thermischen Zustandes Stunden dauert.

Bild 1 zeigt als Beispiel für eine Hochdruck-/Vakumanwendung eine Ofenkavität zur Erwärmung von Adsorbentien und Katalysatoren.
Die Kavität ist als Monomode-Mikrowellenresonator (TM 010) ausgeführt. Solche Resonatoren verfügen über den Vorteil einer dezidierten Feldverteilung. Gelingt es, den Resonator in Resonanz zu halten, sind Feldüberhöhungen möglich, die es ermöglichen, auch Materialien mit äußerst geringen dielektrischen Verlustzahlen (10-4 bis 10-3) zu erhitzen.

Der Resonator verfügt über ein radialsymmetrische EM-Feld mit der höchsten Felddichte im Achsenmittelpunkt. Mit Hilfe einer berührungslosen Temperaturmessung durch die druckstabile Reaktorwand ist eine kontrollierte Erhitzung des Heizgutes im Druckbereich zwischen 0.1 – 100 bar möglich.

Das elektromagnetische Feld wird durch spezielle Antennen in die Kavität eingekoppelt. Voraussetzung ist auch hier die druckstabile Ausführung der elektrischen Zuleitung (Hochdruckkoaxialstecker). Ein weiteres Feature ist der Einsatz schmalbandiger Halbleiter basierter HF-Leistungsendstufen zur Generierung der Mikrowellenleistung. Damit können ohne weiteres Leistungseinträge bis zu mehreren hundert Watt erreicht werden.

Die GMBU e.V. beschäftigt sich im Rahmen eines Forschungsprojektes mit der Entwicklung einer Ofenkavität für Thermodesorptionswaagen.