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微波设备加热原理及特点

发布时间:2009/2/10 13:25:33

微波与无线电波、电视信号、雷达通讯、红外线、可见光等一样,都属于电磁波,只是波长和不相同。
  微波是频率在300兆赫到300千兆赫的电磁波(波长1米-1毫米),通常用于电视、广播、通讯技术中,而近代应用中又将它扩展出另一个分支,即把微波作为一种能量,在工农业上进行加热、干燥;在化学工业中进行催化促进化学反应;激发等离子体等。家用微波炉的使用也日趋广泛。由于电磁波的应用极为广泛和普遍,为避免相互干扰,国际无线电管理委员会对频率的划分作了具体的规定,我国目前用于工业加热的频率为915兆赫和2450兆赫。
  微波干燥设备加热原理
  介质材料由极性分子和非极性分子组成,在电磁场作用下,这些极性分子从原来的随机分布状态转向按照电场的极性排列取向。在高频电磁作用下,这些取向按交变电磁场的变化而变化,这一过程致使分子的运动和相互磨擦从而产生热量。此时交变电磁场的场能转化为介质内的热动能,使介质温度不断升高,这就是微波加热的基本原理。
  由此可见微波加热是介质材料自身损耗电场能量而发热,对于导电的金属材料,电波不能透入内部而被反射,金属材料不能吸收微波。介质材料,因其介质电常数εr和介质损耗角正切值tgδ不同,在微波电磁场作用下效果也不一样。
  由极性分子所组成的物质,能较好的吸收微波,能被微波加热的水分子是极性分子,是吸收微波最好的介质,所以含水的介质材料必定吸收微波。
  另一类由非极性分子组成,它们基本上不吸收或很少吸收微波,这类物质有聚四氟乙烯、聚丙烯等塑料制品和玻璃、陶瓷等,它们能透过微波,而不吸收微波,这类材料可作为微波加热用的容器或支承物,或做微波密封材料。
  在微波电场中,介质对微波的吸收及转换成热能的程度正比于微波的工作频率、电场强度的平方、介电常数和介质损耗正切值。
  在实际加热过程中,存在一个穿透能力和加热深度问题,穿透能力就是电磁波穿入到介质内部的能力,电磁波从介质的表面进入并在其内部传播时,由于能量不断被吸收并转化为热量,它所携带的能量就随着深入介质表面的距离,以指数形式衰减。
  1、加热速度快
  常规加热如火焰、热风、电热、蒸气等加热,都是利用热传导的原理将热量从被加热物外部传入内部,逐步使物体中心温度升高,称之为外部加热。过程中要使中心部位达到所需的温度,需要一定的时间,同时需要较高的外部温度;热传导率较差的物体所需的时间就长。微波加热是使被加热物体本身成为发热物体,称之为整体加热方式,不需要热传导的过程,因此能在短时间内过到均匀加热。这一特点可使热传导较差的物质在短时间内得加热干燥,能量的利用率得到提高,还可以使加热炉的尺寸比常规加热炉要小。
  2、均匀加热
  用外部加热方式,为提高加热速度,就需要升高外部温度,这样容易产生外层结“壳”而内层夹“生”现象。微波加热时物体各部位不论形状如何,通常都有能均匀渗透电磁波,以产生热量,因此介质材料加热的无效性大大改善。
  3、节能高效
  微波对不同物质有不同的作用,含有极性的物质容易吸收微波能量而发热。不含极性则很少吸收微波加热。微波加热时,被加热物料一般都是放在用金属制造的加热室内,加热室对电波来说是个封闭的空腔,微波不能外泄,只能被加热物体吸收,加热室内的空气与相应的容器都有不会发热,所以热效率极高,同时工场的环境温度也不会因此而升高,劳动生产环境明显改善。
  4、易于控制
  与常规加热方法比较,微波加热的控制只要操纵功率控制旋纽,即可瞬间达到升降、开停的目的。因为在加热时只对物体本身加热,炉体、炉腔内空气几乎不加热,因此热惯性极小,应用计算机控制,特别适宜于加热过程和加热工艺的规范和自动化控制。
  5、清洁卫生
  对食品、药品等加热干燥时,微波的生物效应能在较低的温度下杀死细菌,这就提供了一种能够较多保持食品营养成分的加热杀菌方法,所以微波加热在食品工业中得到广泛的应用。
  6、选择性加热
  微波对不同介质特性的物料有不同的作用,这一点对干燥加工特性很有利。因为水分子对微波和吸收最好,的以含水量高的部位 ,吸收微波功率多于含水量较低的部位,这就是微波选择性加热的特点。在烘干木材、纸张等产品时,利用这一特点可以做到均匀加热和均匀干燥。需注意,有些物质当温度愈高,吸收愈好,形成正反馈使这一部分的温度急剧上升,对这类物质进行微波时要注意制定合理的加热工艺。
  7、安全无害
  通常微波能是在金属制成的封闭的加热室内和波导管中工作,所以能量的泄漏极小,我公司制造的微波设备采用先进的设计,精良的加工,因此进出料口,观察窗、炉门等处的微波汇漏微乎其微,大大优于国家制定的安全标准。而且微波没有放射线危害及有害气体排放,是一种十分安全的加热技术。

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