ich möchte eine Extraktionsanlage entwerfen, in der Flüssigkeiten aus Feststoffen zwischen elektrisch leitenden Netzen mit Hochfrequenz erhitzt werden und im Feinvakuum mit Wasserdampf schleppdestilliert werden.
Die Temperatur des Feststoffes muss fiberoptisch gemessen werden und ich benötige Hilfe bei dem Entwurf einer Regelung für ein vorverstärktes HF-Signal.
Das zu verstärkende Band liegt im Mhz-Bereich.
Kann ich mit einem Mikrocontroller ein solches HF-Signal direkt erzeugen oder manipulieren oder benötige ich einen separaten Aktuator?
Der Frequenzbereich soll bis 100 Mhz gehen.
Höhere Frequenzen würden bei kapazitiver Überträgeranordnung keinen Sinn machen.
Neben dem Beheizen des Wassers gibt es auch Effekte, die den Stofftransport auf mikroskopischer und makroskopischer Ebene und damit die Verdampfungskinetik verändern.
Was die Signalformen angeht, würde ich größtmögliche Freiheiten anstreben, aber für den Anfang reichen Dreieck- und Sinusschwingungen.
Andere Signale als Sinusschwingungen würde ich versuchsweise zur Manipulation der Fluide verwenden wollen.
Ich weiß natürlich nicht, was du im Endeffekt erreichen willst, aber in meiner Vorstellung wäre eine pulsierende Methode möglicherweise effektiver.
Damit meine ich, da du ja eine Extraktion mittels “Wasserdampf” machen willst, könnte ich mir eine höhere Effizienz vorstellen, wenn das Wasser kurzzeitig im Feststoff kondensiert, und dann anschließend wieder durch Erhitzen ausgetrieben wird. Das ist dann eher wie eine Extraktion, weil das Wasser als Flüssigkeit die Stoffe lösen kann.
Mit der notwendigen Elektronik mit HF kenne ich mich aber leider nicht so aus.
Die Methode ist eine Abwandlung von “Microwave Hydrodiffusion and Gravity”, bzw. “Microwave Dry-Diffusion and Gravity”.
Dampf soll nur adhäsieren im Feinvakuum und kondensieren bis genügend aggregiert, sodass es mikroskopisch schmelzen kann bevor es wieder “sieden” kann.
In diesem Regime erhoffe ich mir hohe Suszeptibilität des Films und Manipulationsmöglichkeiten.
Größere Moleküle energieeffizient und schonend zu destillieren ist das Ziel.
Es gibt Verfahren, in denen das Material in Trommeln oder Schnecken durch Mikrowellenfelder bewegt wird.
Die Hotspots selbst zu bewegen wäre ein weiterer Ansatz, aber die Verweilzeiten in den Inhomogenitäten sind dennoch groß.
Ich möchte mit einem Dünnbett arbeiten, da bei dem niedrigen Druck außerhalb der Zellen andere Strömungsregime entstehen, als bei den ursprünglichen Verfahren.
Moleküle in der Gasphase weniger geordnete Bewegung und mehr Interaktion mit kondensierter Materie.
Aerosole sind dadurch weniger stabil und der Stofftransport könnte durch den Feststoff gebremst werden.
Eine Wellenlänge von über 12cm (bei 2.5GHz) ist natürlich auch schon etwas lang, um einen Hotspot in einem Dünnbett zu bewegen.
Um einen kürzeren Hotspot zu erzeugen, wäre es vielleicht möglich, mit mehreren gegeneinander “verstimmten” Oszillatoren zu arbeiten, wobei die Verstimmung zu “Überlagerungsknoten” führen könnte, die man dann bewegen kann. So etwas käme dann ohne mechanische Bewegung aus.
Aber so wie ich das jetzt verstanden habe, willst du sowieso mit niedrigeren Frequenzen arbeiten.
Und da du eine turbulente Strömung möchtest, ist ein Pulsbetrieb (niederfrequentes Rauschen?) bestimmt vorzuziehen, weil du dann eine bessere Durchmischung erhältst.
Ich würde mit einem Breitband-HF-Verstärker ein Signal aus einem Funktionsgenerator verstärken und das vorverstärkte Signal anhand der Temperatur unter dem unteren Netz oder, falls das nötig sein sollte, fiberoptisch gemessener Betttemperatur regeln.
Infrarot oder Thz-Strahlung könnten möglicherweise auch ohne hotspots in der Tiefe heizen.
Die nötigen spektralen Leistungsdichten sind aber schwer zu erreichen.
Die Frage ist auch, wie du die Energie einkoppeln willst.
Sind die Netze deine Antenne?
Oder willst du das induktiv machen, so wie bei ICP?
Gerade wenn du mit unterschiedlichen Frequenzen arbeiten willst, brauchst du eine Anpassung der Antennen zur Frequenz, damit du nicht unterwegs im Kabel deine Energie verlierst. Auch deine Probe und deren Zusammensetzung könnte die Resonanzfrequenz verändern, oder sogar deine Antennen “kurzschließen”. Die möglichen mechanischen Ausmaße der Antennen sind abhängig von der verwendeten Frequenz.
Dann brauchst du noch eine gute Abschirmung, damit deine Energie nicht im nächsten Radioempfänger zu “hören” ist.
Die Netze sind die Antenne als Kapazität angeordnet.
Das Untere ist geerdet, das Obere liegt auf dem Extraktionsmaterial auf.
Ich müsste für hohe effizienz im Überträgerkreis die Impedanz anpassen.
Die Entfernung der Netze ist durch die Frequenz begrenzt, oder meinst du andere Außmaße?
Na ja, die Fläche, Abstand und was dazwischen ist, machen einen Kondensator aus. Wie sich das bei deinem Problem verhält, müsstest du einen Hochfrequenzspezialisten fragen. Ich denke aber, dass du, wenn du bei einer Resonanzfrequenz stabil bleiben willst, diese Anpassung sehr dynamisch änderbar machen musst.
Oder du powerst einfach wie bei einem Mikrowellenofen rein, egal was kommt. Das sind dann aber auch andere Frequenzbereiche.
Könnte ich auch das gain im Funktionsgenerator steuern?
Mache deine Leistungssteuerung doch mit einer Taktung, so wie PWM.
Hallo, und ein schönes neues Jahr 2025 . Ich denke mal, um Wasser - biologisches Material warm zu bekommen, braucht s schon Gigahertz - Strahlung aus nem Magnetron - Klystron . Mit Hochfrequenter - Elektromagnetischer Strahlung im MHz Bereich wird man da wenig erwärmen können - dielektrische Erwärmung, dazu brauchts aber auch HF Leistung, und nicht nur ein HF Signal - oder ? Ne andere Frage wäre ja auch, wie möchtest du diese Bereitstellen , eine Möglichkeit
wäre ein Röhren oder HF leistungs - Transistor
Oszilator mit Abschirmung. Ich hatte auch schon mal was zur Vakuum- Destillation gemacht, mit ner großen Wasserringpumpe. Bis zum Dampfdruck von Wasser geht das schon gut, und man kann so mit 30 Grad Celsius schön etwas ab - destillieren, und hat dabei noch genügend Temperatur- Spielraum. Viele herzliche Grüße von axon-F.
. Ich denke mal, um Wasser - biologisches Material warm zu bekommen, braucht s schon Gigahertz - Strahlung aus nem Magnetron - Klystron 
. Mit Hochfrequenter - Elektromagnetischer Strahlung im MHz Bereich wird man da wenig erwärmen können - dielektrische Erwärmung, dazu brauchts aber auch HF Leistung, und nicht nur ein HF Signal - oder ? Ne andere Frage wäre ja auch, wie möchtest du diese Bereitstellen , eine Möglichkeit
gut, und man kann so mit 30 Grad Celsius schön etwas ab - destillieren, und hat dabei noch genügend Temperatur- Spielraum. Viele herzliche Grüße von axon-F.