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微波加热原理
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*,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。