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RÉSUMÉ
Cet article traite du chauffage de produits isolants ou faiblement conducteurs grâce aux ondes électromagnétiques haute fréquence et micro-onde. Il présente quelques applications de chacun de ces types de chauffage, des applications traditionnelles, récentes et innovantes. Pour chacune de ces applications, les spécificités du chauffage diélectriques sont mises en avant.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Georges ROUSSY : Directeur de Recherche, Université Henri-Poincaré, Nancy
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Jean-François ROCHAS : Directeur général de la société Sairem
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Claude OBERLIN : Ancien Ingénieur Senior de la Division de la Recherche d’EDF
INTRODUCTION
Le chauffage de produits isolants ou très mauvais conducteurs d’électricité grâce aux ondes électromagnétiques haute fréquence et micro-onde (cf. articles et ) est mis à profit dans de nombreuses applications industrielles.
Vouloir citer toutes les applications du chauffage haute fréquence ou micro-onde dans les procédés industriels mis en service ou en développement est une gageure. Nous avons donc préféré présenter quelques applications conventionnelles ou récentes pour lesquelles la spécificité des propriétés du chauffage diélectrique est mise en avant. Le développement du chauffage HF ou MO, en raison de son coût d’investissement élevé, ne pourra se faire que si l’accent est mis sur une approche transdisciplinaire et multisectorielle, c’est-à-dire que chaque projet industriel est traité dans le cadre du génie des procédés industriels ; cela permet d’optimiser le coût d’investissement des installations.
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1. Critères de choix entre chauffage haute fréquence et micro-onde
Le choix à faire est toujours un cas d’espèce ; il faut prendre en compte quatre aspects principaux :
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La dimension du produit à traiter est à considérer en relation avec l’homogénéité du traitement souhaité. Si l’on se souvient que la longueur d’onde définit une dimension de référence associée à la propagation des ondes électromagnétiques :
λ = 22 m si f = 13,56 MHzλ = 11 m si f = 27,12 MHzλ = 33 cm si f = 915 MHzλ = 12 cm si f = 2 450 MHzet que la pénétration des ondes se fait d’autant plus profondément que la longueur d’onde est grande, que la permittivité du produit est élevée et que les pertes sont faibles, on justifie que les micro-ondes 2 450 MHz peuvent s’imposer si le volume du produit à traiter est petit. À l’inverse, les hautes fréquences peuvent être réservées au traitement de produits de taille importante.
Si toutes les dimensions du produit sont de l’ordre du décimètre, soit un volume de 50 dm3, les micro-ondes 2 450 MHz sont généralement à éviter. On peut alors conseiller d’utiliser la fréquence 915 MHz ou la fréquence 27,12 MHz.
Pour le séchage d’une nappe, on choisira ainsi les micro-ondes pour des laizes de faible largeur. Pour des laizes de grande largeur, on préférera les hautes fréquences qui procurent une meilleure homogénéité de la distribution du champ électrique dans le sens travers du défilement.
Lorsque les dimensions du produit sont très irrégulières, le chauffage MO est d’emploi plus aisé que le chauffage HF, car celui-ci nécessite l’emploi d’électrodes parfaitement adaptées à la forme du produit pour assurer un chauffage homogène (voir ...
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NORMES
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Appareils industriels, scientifiques et médicaux (ISM) à fréquence radioélectrique – Caractéristiques de perturbations radioélectriques – Limites et méthodes de mesure - NF EN 55011 - Décembre 1999
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - Von HIPPEL (A.) - Dielectric and Waves - . Library of Congress Cataloging-in-Publication Data, 1995 (originally published by Wiley, New York, 1954).
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(2) - Von HIPPEL (A.) - Dielectric Materials and Applications - . Library of Congress Cataloging-in-Publication Data, 1995 (originally published by Technology Press of MIT, Cambridge, 1954).
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(3) - THUERY (J.) - Les micro-ondes et leurs effets sur la matière. Applications industrielles, agro-alimentaires et médicales - . Techniques et Documentation, Paris (1983).
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(4) - METAXAS (A.C.), MEREDITH (R.J.) - Industrial Microwave Heating - . Peter Peregrinus LTD (1988).
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(5) - ROUSSY (G.), PEARCE (J.) - Foundations and Industrial Applications of Microwaves and Radio Frequency Fields - . Physical and Chemical Processes, John Wiley (1995).
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(6) - ORFEUIL (M.) - Électrothermie Industrielle - ....
ANNEXES
1 Principaux centres de compétence
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Centres techniques et assimilés
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Laboratoires de recherche
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