微波加熱原理

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上原理是一種能量(而不是熱量)形式，但在介質(zhì)中可以轉(zhuǎn)化為熱量。材料對(duì)微波的反應(yīng)可以分為四種情況:(1)穿透微波;(2)反射微波;(3)吸收微波;(4)部分吸收微波。一般在能加工領(lǐng)域中，所處理的材料大多是介質(zhì)材料，而介質(zhì)材料通常都不同程度地吸收微波能，介質(zhì)材料與微波電磁場相互耦合，會(huì)形成各種功率耗散從而達(dá)到能量轉(zhuǎn)化的目的。能量轉(zhuǎn)化的方式有許多種，如離子傳導(dǎo)、偶極子轉(zhuǎn)動(dòng)、界面極化、磁滯、壓電現(xiàn)象、電致伸縮、核磁共振、鐵磁共振等，其中離子傳導(dǎo)及偶極子轉(zhuǎn)動(dòng)是微波加熱的主要原理。微波加熱是一種依靠物體吸收微波能將其轉(zhuǎn)換成熱能，使自身整體同時(shí)升溫的加熱方式而完全區(qū)別于其他常規(guī)加熱方

2、式。傳統(tǒng)加熱方式是根據(jù)熱傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射原理使熱量從外部傳至物料熱量，熱量總是由表及里傳遞進(jìn)行加熱物料，物料中不可避免地存在溫度梯度，故加熱的物料不均勻，致使物料出現(xiàn)局部過熱，微波加熱技術(shù)與傳統(tǒng)加熱方式不同，它是通過被加熱體內(nèi)部偶極分子高頻往復(fù)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生內(nèi)摩擦熱而使被加熱物料溫度升高，不須任何熱傳導(dǎo)過程，就能使物料內(nèi)外部同時(shí)加熱、同時(shí)升溫，加熱速度快且均勻，僅需傳統(tǒng)加熱方式的能耗的幾分之一或幾十分之一就可達(dá)到加熱目的。從理論分析，物質(zhì)在微波場中所產(chǎn)生的熱量大小與物質(zhì)種類及其介電特性有很大關(guān)系，即微波對(duì)物質(zhì)具有選擇性加熱的特性。特性眾所周知，里面不可放金屬材料，原因是微波照射到金屬表面會(huì)全部反射

3、，亦即對(duì)金屬不起作用，這和光波很相似，光射到鏡面也全部被反射。但微波若作用于非金屬的介電體，由介電體特性所決定微波將被吸收、滲透，產(chǎn)生高頻電場和磁場。微波加熱的特性主要體現(xiàn)為:1、介電體發(fā)熱效應(yīng)。介電體中的正離子和附近的負(fù)電子是成對(duì)存在的，這些電子緊密的結(jié)合，相互不起作用，介質(zhì)的整體對(duì)外界來說電場強(qiáng)度為零。如果給介電體加上很強(qiáng)，則正負(fù)對(duì)立即會(huì)重新排列。如果電場是交變的且為高頻的，則分子間的電子對(duì)頻繁的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)振動(dòng)將會(huì)因摩擦而產(chǎn)生熱量。2、微波的滲透深度。微波進(jìn)入介電體中由于介電體損耗吸收了微波能量，微波強(qiáng)度將逐漸減弱。微波能量將按一定的規(guī)律衰減。3、微波加熱方式的選擇。微波的吸收和加熱均與損耗系

4、數(shù)有關(guān)。若把損耗系數(shù)大的食品和損耗系數(shù)小的食品混在一起加熱，其加熱效果如何是一個(gè)值得注意的問題。一般來講損耗系數(shù)小的物質(zhì)(如玻璃、塑料、陶瓷等)來做加熱容器，在其加入食品，這樣，微波只能使食品加熱，而容器不會(huì)發(fā)熱。這就是我們所日常生活中所知道的，微波爐可用陶瓷、玻璃、塑料等裝食物進(jìn)行加熱。對(duì)于潮濕的物料進(jìn)行加熱時(shí)，含水分多的部分將被快速加熱干燥，因它的損耗系數(shù)大，后再對(duì)其他部分逐步加熱。這樣可使干燥速度加快。特點(diǎn)采用微波加熱具有加熱速度快、熱量損失小、操作方便等特點(diǎn)，既可以縮短工藝時(shí)間、提高生產(chǎn)率、降低成本，又可以提高產(chǎn)品質(zhì)量。與傳統(tǒng)加熱方式相比，微波加熱有以下特點(diǎn):加熱均勻、速度快一般的加熱

5、方法憑借加熱周圍的環(huán)境，以熱量的輻射或通過熱空氣對(duì)流的方式使物體的表面先得到加熱，然后通過熱傳導(dǎo)傳導(dǎo)物體的內(nèi)部。這種方法效率低，加熱時(shí)間長。微波加熱的最大特點(diǎn)是，微波是在被加熱物內(nèi)部產(chǎn)生的，熱源來自物體內(nèi)部，加熱均勻，不會(huì)造成外焦里不熟的夾生現(xiàn)象，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)由于里外同時(shí)加熱大大縮短了加熱時(shí)間，加熱效率高，有利于提高產(chǎn)品產(chǎn)量。微波加熱的慣性很小，可以實(shí)現(xiàn)溫度升降的快速控制，有利于連續(xù)生產(chǎn)地額自動(dòng)控制。選擇性加熱微波加熱所產(chǎn)生的熱量和被加熱物的損耗有著密切關(guān)系。各種介質(zhì)的介電常數(shù)在0.0001到0.5的范圍內(nèi)，所以各種物體吸收微波的能力有很大的差異。一般說介電常數(shù)大的介質(zhì)很容易用微波

6、加熱，介電常數(shù)太小的介質(zhì)就很難用微波加熱。這就是微波對(duì)物體具有選擇性加熱的特點(diǎn)。控制及時(shí)、反應(yīng)靈敏常規(guī)的加熱方法，如蒸汽加熱、電熱、紅外加熱等，要達(dá)到一定的溫度，需要一定的時(shí)間，在發(fā)生故障或停止加熱時(shí)，溫度的下降又要較長時(shí)間。而微波加熱可在幾秒的時(shí)間內(nèi)迅速地將微波功率調(diào)到所需的數(shù)值，加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，便于自?dòng)化和連續(xù)化生產(chǎn)。強(qiáng)場高溫介質(zhì)中單位體積內(nèi)吸收的微波功率正比于電場強(qiáng)度的平方，這樣就可以在很高的場強(qiáng)下使加工物件在極短的時(shí)間內(nèi)上升到需要的加工溫度。強(qiáng)場高溫還能在產(chǎn)品的質(zhì)量不受影響下，產(chǎn)生殺菌作用。微波加熱穿透能力強(qiáng)遠(yuǎn)紅外加熱的頻率比微波加熱的頻率更高，照理加熱效率要更好，但其實(shí)不然，這里面還存在一個(gè)穿透能力的概念。遠(yuǎn)紅外加熱雖有許多優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用也比較廣泛，但從對(duì)物體的穿透能力看，遠(yuǎn)紅外就遠(yuǎn)不如微波。什么叫穿透能力呢?穿透能力就是電磁波穿透到介質(zhì)內(nèi)部的本領(lǐng)，電磁波從表面進(jìn)入介質(zhì)并在其內(nèi)部傳播時(shí)，由于能量不斷被吸收并能轉(zhuǎn)化為熱能，它所攜帶熱量就隨著深入介質(zhì)表面的距離以指數(shù)形式衰減。電磁波的穿透深度和波長是同一數(shù)量級(jí)，除了較大的物體外，一般可以做到表里一起加熱。而遠(yuǎn)紅外加熱的波長很長，加熱時(shí)穿透能力差，在遠(yuǎn)紅外線照射下，只有物體一薄層發(fā)熱，而熱量要到內(nèi)部主要靠傳導(dǎo)，這樣不僅加熱時(shí)間長，而且容易造成加熱不均勻。根據(jù)對(duì)比，微波加