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浅析微波加热技术原理与其加热特点
来源:湖南长仪微波科技有限公司作者:长仪微波网址:http://www.changemw.com
文章附图


  微波是一种波长很短的电磁波,,故微波亦称作“超高频电磁波”。微波整体范围介于红外线与超短波之间,根据微波波长范围的不同,又可将微波分为分米波、厘米波、毫米波以及亚毫米波。

  随着科学的发展,微波技术得到了广泛的应用,尤其是在通信行业,如微波卫星通信、微波散射通信、模拟微波通信和数字微波通信等。为避免微波通信频率与工业、医学、科学等的频率相互干扰,故将微波通信频率与其他用途的微波频率分开使用。目前,工业、医学、科学常用的微波频率有:433MHz915MHz2450MHz5800MHz22125MHz,其中 915MHz和 2450MHz在我国常用于工业加热。

1、微波加热的原理(极性分子理论)

  微波加热是通过极性介质材料对微波的吸收作用从而将微波的电磁能转化为介质的热能来实现的。该转化过程与介质材料内部分子的极化有密切关系。具体原理如下:当把含有极性分子的物料置于微波电磁场中时,介质材料中的极性分子在高频交变的电磁场中产生每秒高达数亿次的剧烈转动,并随着高频交变电磁场的方向重新排列,极性分子这种有规律的周期性运动必须克服相邻分子间的干扰和阻碍,从而产生一种类似于摩擦的效应。该效应微观结果表现为微波的电磁能量转化为介质材料内的能量,而宏观即表现为被加热的物体温度升高。


2、实现微波加热的条件

  由于微波加热是一种物料在电磁场中靠自身损耗电磁能而进行的体加热,是基于极性分子介质材料对微波的吸收作用而产生的热效应,所以,欲实现微波加热,就要求物料本身必须能够吸收微波。

1)极性分子组成的介质材料,吸收微波的能力比较好。例如,水分子的极性非常强,能够很好地吸收微波,所以但凡含水的物质必定能够吸收微波,即含水的物质一定能实现微波加热。

2)非极性分子组成的介质材料,很少吸收甚至不吸收微波,但却能透过微波,所以这类物质可用作微波加热的容器,也可用作密封材料。例如,塑料制品、玻璃、陶瓷、竹器皿、聚乙烯、聚四氟乙烯等。用这类物质作加热容器,微波射入后只能使食品加热,而容器本身不会发热。

3)还有一种特殊的物质不吸收微波,即金属。与光波照射到镜面会被全部反射的特性相似,当微波照射到金属表面时,也会被全部反射,即微波对金属不起作用,从而可知,金属制品不可以用作微波加热容器。

3、微波加热的注意点

1)由于金属不吸收微波,并且会将照射到金属表面的微波全部反射,所以要避免用微波对金属膜包装的物品或在包装袋上印有金属粉制图像的物品进行加热,否则金属下面的部分将不会有任何加热效果。

2)避免在被加热物体中混入金属片或金属针。不仅被加热物体表面要求不能有金属,而且被加热物体内部同样不可混入金属。这是因为金属尖端是微波电场最集中的地方,形成尖端放电,从而在尖薄部位产生高热出现放电打火,不能实现正常加热。

4)对使用的加热容器有选择性。由于塑料、陶瓷、玻璃、竹器皿等非极性分子组成的材料能透过微波却不吸收微波,所以非常适合用作加热容器。一般情况下,用塑料或陶瓷做微波加热容器最佳。

4、微波加热的特点

1)微波加热的即时性 。由于微波加热是将电磁能转化为热能, 故为内部加热,不需要热传递过程,

且内外同时加热,效果均匀,瞬时 即可达到高温,方便省时。

2)微波加热的高效性。在微波加热过程中,只有被加热物体自身吸收微波并转化为热能,而微波设备的加热室壁是不吸收微波的金属材料,加热容器为几乎不吸收微波的非极性物质,所以,加热设备本身和相应的加热容器几乎没有热损失,故其热效率非常高。

4)微波加热的选择性。介质材料由极性分子和非极性分子组成,根据微波加热的条件及原理,只有极性分子组成的物质才可以吸收微波实现微波加热。因此,可以利用微波加热的这一特性来实现对混合物料中不同组分或不同部位的选择性加热。

5)微波加热安全无害,没有废弃物产生。与采用矿物燃料燃烧进行加热的常规方法相比,微波加热不产生二氧化碳,对环境没有污染。

6)微波加热时由于内部缺乏散热条件,所以使得内部温度高于外部温度,使温度呈现梯度分布,形成驱动内部水分向表面渗透的蒸汽压差,从而使水分蒸发的速度加快。微波的这一特性有时会使微波加热的食品口感发生变化。例如,经微波加热过的馒头口感欠佳且有一种发焦的感觉,远不如常规加热的馒头松软可口。这是因为微波加热是靠电磁能转化为热能来实现的,加热时并没有水分,而加热后的馒头中的水分会随温度升高而蒸发,使馒头中水分越来越少,故会导致口感较差且有种发焦的感觉。而常规加热的馒头一般是水蒸气透过馒头表面进入芯部,使馒头的水分越来越多,所以吃起来松软可口,口感会比微波加热过的馒头好很多。利用微波加热能使物料内部水分迁移蒸发的这一特性,还可利用微波实现微波干燥。

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