This site is not complete. The work to converting the volumes of സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം is on progress. Please bear with us
Please contact webmastersiep@yahoo.com for any queries regarding this website.
Reading Problems? see Enabling Malayalam
ഉച്ച-ആവൃത്തിതാപനം
സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം സംരംഭത്തില്‍ നിന്ന്
ഉച്ച-ആവൃത്തിതാപനം
High Frequency Heating
വൈദ്യുതികൊണ്ട്‌ പദാര്‍ഥങ്ങളെ ദ്രുതഗതിയില്‍ ചൂടാക്കുവാനുള്ള ഒരു പ്രവിധി. ദ്രവ്യങ്ങളില്‍ ഉച്ച-ആവൃത്തിയില്‍ പ്രത്യാവര്‍ത്തി(alternating)രീതിയിലുള്ള സ്ഥിരവൈദ്യുത മണ്ഡലമോ(electro-static field)വിദ്യുത്‌കാന്തിക മണ്ഡലമോ (electro-magnetic field)വ്യാപരിക്കുമ്പോള്‍ ഉളവാകുന്ന താപനമാണിത്‌.
ഉച്ച-ആവൃത്തിയുള്ള ഒരു വിദ്യുത്‌ദോലകത്തിന്‌ (high frequency oscillator) ഇലക്‌ട്രാഡുകളായി വര്‍ത്തിക്കുന്ന രണ്ട്‌ ലോഹത്തകിടുകളില്‍ പ്രത്യാവര്‍ത്തി വോള്‍ട്ടത ഏല്‌പിക്കുവാന്‍ കഴിയും. അപ്പോള്‍ ലോഹത്തകിടുകളുടെയിടയില്‍ വച്ചിട്ടുള്ള വിദ്യുത്‌രോധിയായ (insulator) ഡൈ-ഇലക്‌ട്രിക്‌ ദ്രവ്യത്തില്‍ക്കൂടി പ്രത്യാവര്‍ത്തിയുള്ള സ്ഥിരവൈദ്യുതമണ്ഡലം ഉളവാകും. ആവൃത്തി 2-90 മെഗാസൈക്കിള്‍ ആകുമ്പോള്‍ ദ്രവ്യത്തിന്റെ എല്ലാ ഭാഗത്തും ചൂട്‌ ഒരുപോലെ ഉദ്‌ഭവിക്കുന്നു. വൈദ്യുതോര്‍ജത്തിനുണ്ടാകുന്ന ഡൈ-ഇലക്‌ട്രിക്‌ നഷ്‌ടം(di-electric loss)താപമായി പരിണമിക്കുകയാണ്‌ ചെയ്യുന്നത്‌. അതിവേഗത്തില്‍ ചൂട്‌ ഉണ്ടാകുന്നു എന്നതാണ്‌ ഈ പ്രവിധിയുടെ പ്രത്യേകതയും മേന്മയും. താപചാലനം വഴിയോ, താപവികിരണം വഴിയോ ആണ്‌ സാധാരണഗതിയില്‍ ദ്രവ്യത്തിന്‌ ചൂട്‌ പകരുന്നത്‌. അത്‌ സാവധാനത്തിലാകാനേ വഴിയുള്ളൂ. എന്നാല്‍ ഉച്ച-ആവൃത്തി താപപ്രവിധി സ്വീകരിക്കുകയാണെങ്കില്‍ ദ്രവ്യത്തിന്റെ എല്ലാ ബിന്ദുക്കളിലും ഒരേസമയത്ത്‌ അതിശീഘ്രം ഒരേ നിലയില്‍ ചൂടു നിലനില്‌ക്കുന്നതാണ്‌. വ്യാവസായിക മേഖലയില്‍ ഈ പ്രവിധിക്കു വളരെ പ്രചാരം ലഭിച്ചിട്ടുണ്ട്‌. പ്ലാസ്റ്റിക്‌ വാര്‍ത്തെടുക്കുന്നതിനുമുമ്പ്‌ അതിനെ ചൂട്‌ പിടിപ്പിക്കുന്നതിനും, ഉരുക്കലമാരയും മറ്റും നിര്‍മിക്കുമ്പോള്‍ പശ വേഗം ഉണങ്ങിക്കിട്ടുന്നതിനും ഫോംറബ്ബര്‍ വേഗം ഉണക്കിയെടുക്കുന്നതിനും ഫൗണ്‍ഡ്രി(foundry)യുടെ ക്രാഡം (core)ബേക്ക്‌ ചെയ്യുന്നതിനും മറ്റും ഈ പ്രവിധി ഉപയോഗപ്രദമാകുന്നു.
ഈ പ്രവിധി പ്രാവര്‍ത്തികമാക്കുന്നതിനു വേണ്ട സാമഗ്രികള്‍ക്ക്‌ വലിയ ചെലവു വരുമെന്ന ന്യൂനത, ദ്രവ്യത്തിന്റെ എല്ലാഭാഗത്തും ഒരേ നിലയില്‍ ചൂട്‌ ഉത്‌പാദിപ്പിക്കാന്‍ കഴിയുന്നു എന്ന നേട്ടം കൊണ്ട്‌ പരിഹരിക്കപ്പെടുന്നതാണ്‌. വാര്‍ത്തെടുക്കുന്ന വസ്‌തുവിന്‌ നല്ല മേന്മയും ലഭിക്കുന്നു. ദ്രവ്യത്തില്‍ ചൂട്‌ ഉളവാകുന്ന നിരക്ക്‌ ഒരു ഗണിതീയ സമവാക്യത്തില്‍നിന്നു കണക്കാക്കാവുന്നതാണ്‌.
ഇലക്‌ട്രാഡുകളും അവയുടെ ഇടയില്‍ വച്ചിട്ടുള്ള ദ്രവ്യവും ഒരു കപ്പാസിറ്ററായി പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നു. ഒരു അനുനാദക പരിപഥത്തിന്റെ (resonator circuit) ഭോഗമായി അതിനെ ഘടിപ്പിക്കുന്നു. ഏറ്റവും കൂടുതല്‍ ശക്തി ആര്‍ജിക്കുവാന്‍ ദോലകപരിപഥത്തിന്റെ (oscillator circuit) ആവൃത്തിയുമായി അത്‌ സമസ്വരിതം (tuned) ആക്കിയിരിക്കും.
പ്രരണികതാപനം (Induction Heating) ഒരു വിദ്യുത്‌ചാലക ദ്രവ്യത്തില്‍, തീവ്രതയ്‌ക്ക്‌ അനുനിമിഷം വ്യതിയാനം വന്നുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന, വിദ്യുത്‌കാന്തികമണ്ഡലത്താല്‍ പ്രരിതമാകുന്ന വിദ്യുത്‌പ്രവാഹംകൊണ്ട്‌ ഉണ്ടാകുന്ന താപനത്തെ പ്രരണികതാപനം എന്നു പറയുന്നു. പ്രരണിക താപനസമ്പ്രദായത്തിന്റെ തത്ത്വത്തിന്‌ ട്രാന്‍സ്‌ഫോമറിന്റെ പ്രവര്‍ത്തനതത്ത്വവുമായി സാമ്യമുണ്ട്‌.
പ്രരകച്ചുരുളിനെ(inductor coil) ഒരു ട്രാന്‍സ്‌ഫോമറിന്റെ പ്രാഥമിക ചുരുളിനോടും (primary coil) അതിനകത്തുള്ള പ്രാവര്‍ത്തികദ്രവ്യത്തെ (work piece) ഒരു ടേണ്‍ (ചുരുള്‍) മാത്രമുള്ള ദ്വിതീയച്ചുരുളിനോടും (secondary coil)സാമ്യപ്പെടുത്താം. ഒരു പ്രത്യാവര്‍ത്തി വിദ്യുത്‌പ്രവാഹം, പ്രാഥമികച്ചുരുളില്‍ക്കൂടി കടക്കുമ്പോള്‍, പ്രാവര്‍ത്തിക ദ്രവ്യത്തില്‍ ഒരു ദ്വിതീയ വിദ്യുത്‌പ്രവാഹം പ്രരിതമാകും. ഈ പ്രരിത പ്രവാഹത്തെ ചുഴലിപ്രവാഹം (eddy current)എന്നു പറയുന്നു. പ്രാവര്‍ത്തിക ദ്രവ്യത്തിലെ വിദ്യുത്‌പ്രവാഹം പ്രരിതച്ചുഴലിപ്രവാഹങ്ങളുടെ പരിണതഫലമായി കണക്കാക്കാം.
പ്രരിതച്ചുഴലിപ്രവാഹം കൊണ്ട്‌ സംഭവിക്കുന്ന ഊര്‍ജനഷ്‌ടം അല്‌പതമമാകത്തക്കവിധത്തിലാണ്‌ സാധാരണ വൈദ്യുതോപകരണങ്ങള്‍ സംവിധാനം ചെയ്യപ്പെടുന്നത്‌. എന്നാല്‍ പ്രരണികതാപത്തിന്‌ പ്രരിതച്ചുഴലിപ്രവാഹം എത്ര കൂടുതല്‍ ഉളവാകുന്നുവോ അത്രയും സഹായകമാണ്‌. അതിനാല്‍ ചുരുളില്‍ കമ്പികള്‍ വളരെ അടുപ്പിച്ച്‌ ചുറ്റിയിരിക്കും എന്നു മാത്രമല്ല, ശക്തിയുള്ള വിദ്യുത്‌പ്രവാഹം വഹിക്കാന്‍ കഴിവുള്ള കമ്പികൊണ്ട്‌ ചുരുളുകള്‍ നിര്‍മിക്കുകയും ചെയ്യും. പ്രയോഗങ്ങള്‍. ലോഹം ചുട്ടുപഴുപ്പിക്കുന്നതിനും കൂട്ടിവിളക്കുന്നതിനും (soldering) താപാനുശീതനം ചെയ്യുന്നതിനും(annea-ling) കഠിനമാക്കാനും (hardening) പ്രരണികതാപനം വ്യവസായത്തില്‍ വിപുലമായതോതില്‍ പ്രയോഗിച്ചുവരുന്നു. മേന്മകള്‍. (i) ദ്രവ്യത്തില്‍ നേരിട്ട്‌ താപനം ഉളവാക്കുന്നു എന്നതാണ്‌ ഈ പ്രവിധിയുടെ പ്രധാന നേട്ടം. അതിനാല്‍ അതിവേഗത്തില്‍ ദ്രവ്യം ചൂടുപിടിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. മറ്റു പ്രവിധികള്‍പ്രകാരം ദ്രവ്യത്തില്‍ ചൂടു വ്യാപിക്കുന്നത്‌ പ്രധാനമായി സമ്പര്‍ക്കത്തിലിരിക്കുന്ന പുറവശങ്ങളില്‍നിന്നുള്ള താപവാഹനത്താലായിരിക്കും. അത്‌ സാവധാനത്തിലാകാനേ തരമുള്ളൂ.
(ii) ത്വക്‌പ്രഭാവത്തിന്റെ (skin effect) ഫേലമായി ചൂട്‌ ചില സ്ഥാനങ്ങളില്‍ മാത്രം ഉളവാകുന്നു. അപ്രകാരം ചൂട്‌ ഏല്‌ക്കുന്ന സ്ഥാനങ്ങളുടെ വിസ്‌തീര്‍ണം പ്രരകച്ചുരുളിന്റെ ആകൃതിയും വലുപ്പവും കൊണ്ട്‌ നിയന്ത്രിക്കാവുന്നതാണ്‌. (iii) പ്രരണിക താപനം എളുപ്പത്തില്‍ നിയന്ത്രിക്കാവുന്നതാകയാല്‍, നിര്‍മിച്ചെടുക്കുന്ന സാധനത്തിന്‌ ഐകരൂപ്യം (uniformity) സിദ്ധിക്കുന്നു. (iv) ചൂടുപിടിച്ചു തുടങ്ങാന്‍ സമയം കുറച്ചു മതിയാകും; പറയത്തക്കഊര്‍ജനഷ്‌ടവും ഇല്ല. (v) ശബ്‌ദവും പുകയും വികിരണതാപവും ഇല്ലാത്ത പരിസ്ഥിതിയില്‍ പ്രക്രിയ നടക്കുന്നതാണ്‌.
ചൂടുളവാകുന്ന പ്രക്രിയ. പ്രാവര്‍ത്തികദ്രവ്യത്തില്‍ പ്രരിത വിദ്യുത്‌പ്രവാഹം ഒഴുകുന്നത്‌, പ്രരകച്ചുരുളിലെ പ്രവാഹത്തിനു സമാന്തരമായാണ്‌. ത്വക്‌പ്രഭാവത്തിന്റെ ഫലമായി പ്രരിതപ്രവാഹം പ്രാവര്‍ത്തികദ്രവ്യത്തിന്റെ പ്രതലത്തോടു സമീപിച്ച്‌ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നു. ചുരുളിലെ പ്രവാഹത്തിന്‌ നിമ്‌ന-ആവൃത്തിയാണെങ്കില്‍, പ്രരിതപ്രവാഹത്തിന്‌ ദ്രവ്യത്തിലുള്ള വേധനം (penetration) കൂടുതല്‍ ആഴത്തിലായിരിക്കും. വിദ്യുത്‌രോധം കൂടുതലുള്ള ദ്രവ്യത്തില്‍ വേധനം കൂടുതല്‍ ആഴത്തിലുമായിരിക്കും.
ഉരുക്ക്‌ മുതലായ കാന്തികദ്രവ്യങ്ങളില്‍ താപനില ക്യൂറിതാപനിലയില്‍ താഴ്‌ന്നതാണെങ്കില്‍, പ്രരിതപ്രവാഹത്തിന്റെ വേധക-ആഴം കുറവായിരിക്കും.
പ്രരണിക താപനം ഉരുകല്‍ച്ചൂള(melting furnace)കളിലും ദൃഢീകരണാവശ്യങ്ങള്‍ക്കുള്ള താപകങ്ങളിലും ഉപയോഗിച്ചു വരുന്നു. ചാലകങ്ങളെയും (conductors) അര്‍ധചാലകങ്ങളെയും (semi conductors)ശോധനം ചെയ്‌ത്‌ പരിശുദ്ധമാക്കുന്നതിന്‌ പ്രരണികതാപനപ്രക്രിയ സൗകര്യപ്രദമാണ്‌. ഈ പ്രവിധിയില്‍ പെന്‍സില്‍പോലെ രൂപപ്പെടുത്തിയ അര്‍ധശൂന്യമായ ദ്രവ്യം അകത്ത്‌ പരിവൃത്തി സംഭവിക്കുന്ന കാന്തികമണ്ഡലമുള്ള ഒരു ചെറിയ ചുരുളില്‍ സാവധാനം പ്രവേശിപ്പിക്കുന്നു. കാന്തിക മണ്ഡലത്തില്‍ പ്രവേശിക്കുന്നതോടെ, ദ്രവ്യത്തിന്റെ ആ ഭാഗം ഉരുകുന്നു. പെന്‍സില്‍ച്ചുരുളിനുള്ളിലെ കാന്തികമണ്ഡലത്തില്‍നിന്നു പുറത്തു വരുന്നതോടെ ദ്രവനിലയത്തില്‍ എത്തിയ വസ്‌തു മാലിന്യങ്ങളില്‍നിന്നു വിമുക്തമായി ക്രിസ്റ്റലീകരണം സംഭവിച്ച്‌ ശുദ്ധമായിത്തീരുകയും ചെയ്യും. ഉച്ച-ആവൃത്തി താപനത്തിന്റെ ഏറ്റവും പ്രചാരത്തിലുള്ള പ്രയോഗമാണ്‌ വേശന അടുപ്പി(Induction cooker)ന്റെ നിര്‍മാണത്തില്‍ പ്രയോജനപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നത്‌.
(പ്രാഫ. എസ്‌. ഗോപാലമേനോന്‍; ഡോ. ബി. പ്രംലെറ്റ്‌)
