微波加热原理(共5页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上原理是一种能量(而不是热量)形式，但在介质中可以转化为热量。材料对微波的反应可以分为四种情况:(1)穿透微波;(2)反射微波;(3)吸收微波;(4)部分吸收微波。一般在能加工领域中，所处理的材料大多是介质材料，而介质材料通常都不同程度地吸收微波能，介质材料与微波电磁场相互耦合，会形成各种功率耗散从而达到能量转化的目的。能量转化的方式有许多种，如离子传导、偶极子转动、界面极化、磁滞、压电现象、电致伸缩、核磁共振、铁磁共振等，其中离子传导及偶极子转动是微波加热的主要原理。微波加热是一种依靠物体吸收微波能将其转换成热能，使自身整体同时升温的加热方式而完全区别于其他常规加热方式。传统加热方式是根据热传导、对流和辐射原理使热量从外部传至物料热量，热量总是由表及里传递进行加热物料，物料中不可避免地存在温度梯度，故加热的物料不均匀，致使物料出现局部过热，微波加热技术与传统加热方式不同，它是通过被加热体内部偶极分子高频往复运动，产生"内摩擦热"而使被加热物料温度升高，不须任何热传导过程，就能使物料内外部同时加热、同时升温，加热速度快且均匀，仅需传统加热方式的能耗的几分之一或几十分之一就可达到加热目的。从理论分析，物质在微波场中所产生的热量大小与物质种类及其介电特性有很大关系，即微波对物质具有选择性加热的特性。特性众所周知，里面不可放金属材料，原因是微波照射到金属表面会全部反射，亦即对金属不起作用，这和光波很相似，光射到镜面也全部被反射。但微波若作用于非金属的介电体，由介电体特性所决定微波将被吸收、渗透，产生高频电场和磁场。微波加热的特性主要体现为:1、介电体发热效应。介电体中的正离子和附近的负电子是成对存在的，这些电子紧密的结合，相互不起作用，介质的整体对外界来说电场强度为零。如果给介电体加上很强，则正负对立即会重新排列。如果电场是交变的且为高频的，则分子间的电子对频繁的转动会振动将会因摩擦而产生热量。2、微波的渗透深度。微波进入介电体中由于介电体损耗吸收了微波能量，微波强度将逐渐减弱。微波能量将按一定的规律衰减。3、微波加热方式的选择。微波的吸收和加热均与损耗系数有关。若把损耗系数大的食品和损耗系数小的食品混在一起加热，其加热效果如何是一个值得注意的问题。一般来讲损耗系数小的物质(如玻璃、塑料、陶瓷等)来做加热容器，在其加入食品，这样，微波只能使食品加热，而容器不会发热。这就是我们所日常生活中所知道的，微波炉可用陶瓷、玻璃、塑料等装食物进行加热。对于潮湿的物料进行加热时，含水分多的部分将被快速加热干燥，因它的损耗系数大，后再对其他部分逐步加热。这样可使干燥速度加快。特点采用微波加热具有加热速度快、热量损失小、操作方便等特点，既可以缩短工艺时间、提高生产率、降低成本，又可以提高产品质量。与传统加热方式相比，微波加热有以下特点:加热均匀、速度快一般的加热方法凭借加热周围的环境，以热量的辐射或通过热空气对流的方式使物体的表面先得到加热，然后通过热传导传导物体的内部。这种方法效率低，加热时间长。微波加热的最大特点是，微波是在被加热物内部产生的，热源来自物体内部，加热均匀，不会造成"外焦里不熟"的夹生现象，有利于提高产品质量，同时由于"里外同时加热"大大缩短了加热时间，加热效率高，有利于提高产品产量。微波加热的惯性很小，可以实现温度升降的快速控制，有利于连续生产地额自动控制。选择性加热微波加热所产生的热量和被加热物的损耗有着密切关系。各种介质的介电常数在0.0001到0.5的范围内，所以各种物体吸收微波的能力有很大的差异。一般说介电常数大的介质很容易用微波加热，介电常数太小的介质就很难用微波加热。这就是微波对物体具有选择性加热的特点。控制及时、反应灵敏常规的加热方法，如蒸汽加热、电热、红外加热等，要达到一定的温度，需要一定的时间，在发生故障或停止加热时，温度的下降又要较长时间。而微波加热可在几秒的时间内迅速地将微波功率调到所需的数值，加热到适当的温度，便于自动化和连续化生产。强场高温介质中单位体积内吸收的微波功率正比于电场强度的平方，这样就可以在很高的场强下使加工物件在极短的时间内上升到需要的加工温度。强场高温还能在产品的质量不受影响下，产生杀菌作用。微波加热穿透能力强远红外加热的频率比微波加热的频率更高，照理加热效率要更好，但其实不然，这里面还存在一个穿透能力的概念。远红外加热虽有许多优点，应用也比较广泛，但从对物体的穿透能力看，远红外就远不如微波。什么叫穿透能力呢?穿透能力就是电磁波穿透到介质内部的本领，电磁波从表面进入介质并在其内部传播时，由于能量不断被吸收并能转化为热能，它所携带热量就随着深入介质表面的距离以指数形式衰减。电磁波的穿透深度和波长是同一数量级，除了较大的物体外，一般可以做到表里一起加热。而远红外加热的波长很长，加热时穿透能力差，在远红外线照射下，只有物体一薄层发热，而热量要到内部主要靠传导，这样不仅加热时间长，而且容易造成加热不均匀。根据对比，微波加热的穿透能力比远红外加热强的多。清洁卫生、无污染一般工业加热设备比较大，占地多，周围环境温度也比较高，操作工人劳动条件差，强度大。而微波加热占地面积小，避免了环境高温，工人的劳动条件得到了大大的改善。专心-专注-专业