微波加熱原理及特性

    微波是指波長(zhǎng)在1～1 000姍，對(duì)應(yīng)的頻率為0．3～300 GHz，能在發(fā)射和接收過(guò)程中實(shí)際應(yīng)用波導(dǎo)和諧振腔技術(shù)的電磁波。1936年，波導(dǎo)傳輸試驗(yàn)在美國(guó)取得成功，隨后，微波技術(shù)在通信、廣播、電視領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。在使用微波的過(guò)程中，人們發(fā)現(xiàn)微波會(huì)引起熱效應(yīng)，于是在全世界范圍內(nèi)開(kāi)始了對(duì)微波加熱技術(shù)的應(yīng)用研究。1945年，美國(guó)P．L．Spencer申請(qǐng)了微波加熱技術(shù)的第一個(gè)專(zhuān)利。1955年，美國(guó)泰潘公司向市場(chǎng)推出了世界上第一臺(tái)微波爐。20世紀(jì)70年代初期，我國(guó)開(kāi)始研究和利用微波加熱技術(shù)，首先是在連續(xù)微波磁控管的研制方面取得重大進(jìn)展，特別是大功率磁控管的研制成功，為微波加熱技術(shù)的應(yīng)用提供了先決條件。20世紀(jì)80年代，我國(guó)開(kāi)始生產(chǎn)微波爐。到目前為止，已經(jīng)發(fā)展有家用微波爐、工業(yè)微波爐等系列產(chǎn)品，產(chǎn)品質(zhì)量接近或達(dá)到世界先進(jìn)水平。目前，微波技術(shù)己經(jīng)有了非常廣泛的應(yīng)用。微波干燥己經(jīng)應(yīng)用于化工行業(yè)、食品行業(yè)、毛紡印染業(yè)、茶葉加工、醫(yī)藥業(yè)、煙草業(yè)以及其它行業(yè)。在橡膠加工方面，傳統(tǒng)的加工方法，不僅費(fèi)時(shí)耗能，而且勞動(dòng)生產(chǎn)率低，產(chǎn)品質(zhì)量差。因此，人們開(kāi)始嘗試把微波技術(shù)應(yīng)用到橡膠加工業(yè)。大量的實(shí)驗(yàn)證明，與傳統(tǒng)方法相比，微波技術(shù)運(yùn)用于橡膠加工，具有高效節(jié)能，無(wú)環(huán)境污染，且得到的產(chǎn)品質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。但將微波技術(shù)應(yīng)用在橡膠加工中，實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)還有很長(zhǎng)的路要走。

    按加熱方式的不同，固體物料的加熱分為兩類(lèi)：一類(lèi)是常規(guī)加熱，該方法首先通過(guò)傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射的傳熱方式加熱固體周?chē)沫h(huán)境或固體表面，使固體的表面得到熱量，然后再通過(guò)熱傳導(dǎo)的方式將熱量傳到固體內(nèi)部，其加熱介質(zhì)可以是熱空氣、爐氣、過(guò)熱蒸汽，也可以是遠(yuǎn)紅外線輻射等。這種加熱方式效率低，加熱時(shí)間長(zhǎng)；另一類(lèi)干燥方法是介質(zhì)微波加熱，這是一種全新的加熱方法。其加熱原理是：當(dāng)有極分子電介質(zhì)和無(wú)極分子電介質(zhì)置于微波電磁場(chǎng)中時(shí)，介質(zhì)材料中會(huì)形成偶極子或已有的偶極子重新排列，并隨著高頻交變電磁場(chǎng)以高達(dá)數(shù)億次每秒的速度擺動(dòng)，分子要隨著不斷變化的高頻電場(chǎng)的方向重新排列，就必須克服分子原有的熱運(yùn)動(dòng)和分子相互間作用的干擾和阻礙，產(chǎn)生類(lèi)似于摩擦的作用，實(shí)現(xiàn)分子水平的“攪拌”，從而產(chǎn)生大量的熱。微波屬高頻波段的電磁波，它也具有電磁波所有的波動(dòng)特性，如反射、透射、干涉和衍射。目前常用的微波加熱專(zhuān)用頻率為915 Ml{z和2450MHz。在微波場(chǎng)作用下，介質(zhì)材料可以吸收微波能并轉(zhuǎn)化為熱能，能夠得到比常規(guī)加熱方法更好的加熱效果。常規(guī)加熱與微波加熱是2種迥然不同的加熱方法。微波加熱是一種“冷熱源”，它在產(chǎn)生和接觸到物體時(shí)，不是一股熱氣，而是電磁能。它具有一系列傳統(tǒng)加熱所不具備的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。