求微波加熱原理及特點(diǎn)？？

【專家解說(shuō)】：

微波加熱原理及特點(diǎn)

微波與無(wú)線電波、電視信號(hào)、雷達(dá)通訊、紅外線、可見(jiàn)光等一樣，都屬于電磁波，只是波長(zhǎng)和不相同。
　　微波是頻率在300兆赫到300千兆赫的電磁波（波長(zhǎng)1米-1毫米），通常用于電視、廣播、通訊技術(shù)中，而近代應(yīng)用中又將它擴(kuò)展出另一個(gè)分支，即把微波作為一種能量，在工農(nóng)業(yè)上進(jìn)行加熱、干燥；在化學(xué)工業(yè)中進(jìn)行催化促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)；激發(fā)等離子體等。家用微波爐的使用也日趨廣泛。由于電磁波的應(yīng)用極為廣泛和普遍，為避免相互干擾，國(guó)際無(wú)線電管理委員會(huì)對(duì)頻率的劃分作了具體的規(guī)定，我國(guó)目前用于工業(yè)加熱的頻率為915兆赫和2450兆赫。
微波加熱原理
　　介質(zhì)材料由極性分子和非極性分子組成，在電磁場(chǎng)作用下，這些極性分子從原來(lái)的隨機(jī)分布狀態(tài)轉(zhuǎn)向按照電場(chǎng)的極性排列取向。在高頻電磁作用下，這些取向按交變電磁場(chǎng)的變化而變化，這一過(guò)程致使分子的運(yùn)動(dòng)和相互磨擦從而產(chǎn)生熱量。此時(shí)交變電磁場(chǎng)的場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為介質(zhì)內(nèi)的熱動(dòng)能，使介質(zhì)溫度不斷升高，這就是微波加熱的基本原理。
　　由此可見(jiàn)微波加熱是介質(zhì)材料自身?yè)p耗電場(chǎng)能量而發(fā)熱，對(duì)于導(dǎo)電的金屬材料，電波不能透入內(nèi)部而被反射，金屬材料不能吸收微波。介質(zhì)材料，因其介質(zhì)電常數(shù)εr和介質(zhì)損耗角正切值tgδ不同，在微波電磁場(chǎng)作用下效果也不一樣。
由極性分子所組成的物質(zhì)，能較好的吸收微波，能被微波加熱的水分子是極性分子，是吸收微波最好的介質(zhì)，所以含水的介質(zhì)材料必定吸收微波。
　　另一類由非極性分子組成，它們基本上不吸收或很少吸收微波，這類物質(zhì)有聚四氟乙烯、聚丙烯等塑料制品和玻璃、陶瓷等，它們能透過(guò)微波，而不吸收微波，這類材料可作為微波加熱用的容器或支承物，或做微波密封材料。
　　在微波電場(chǎng)中，介質(zhì)對(duì)微波的吸收及轉(zhuǎn)換成熱能的程度正比于微波的工作頻率、電場(chǎng)強(qiáng)度的平方、介電常數(shù)和介質(zhì)損耗正切值。
　　在實(shí)際加熱過(guò)程中，存在一個(gè)穿透能力和加熱深度問(wèn)題，穿透能力就是電磁波穿入到介質(zhì)內(nèi)部的能力，電磁波從介質(zhì)的表面進(jìn)入并在其內(nèi)部傳播時(shí)，由于能量不斷被吸收并轉(zhuǎn)化為熱量，它所攜帶的能量就隨著深入介質(zhì)表面的距離，以指數(shù)形式衰減。
1、加熱速度快
　　常規(guī)加熱如火焰、熱風(fēng)、電熱、蒸氣等加熱，都是利用熱傳導(dǎo)的原理將熱量從被加熱物外部傳入內(nèi)部，逐步使物體中心溫度升高，稱之為外部加熱。過(guò)程中要使中心部位達(dá)到所需的溫度，需要一定的時(shí)間，同時(shí)需要較高的外部溫度；熱傳導(dǎo)率較差的物體所需的時(shí)間就長(zhǎng)。微波加熱是使被加熱物體本身成為發(fā)熱物體，稱之為整體加熱方式，不需要熱傳導(dǎo)的過(guò)程，因此能在短時(shí)間內(nèi)過(guò)到均勻加熱。這一特點(diǎn)可使熱傳導(dǎo)較差的物質(zhì)在短時(shí)間內(nèi)得加熱干燥，能量的利用率得到提高，還可以使加熱爐的尺寸比常規(guī)加熱爐要小。
2、均勻加熱
　　用外部加熱方式，為提高加熱速度，就需要升高外部溫度，這樣容易產(chǎn)生外層結(jié)“殼”而內(nèi)層夾“生”現(xiàn)象。微波加熱時(shí)物體各部位不論形狀如何，通常都有能均勻滲透電磁波，以產(chǎn)生熱量，因此介質(zhì)材料加熱的無(wú)效性大大改善。
3、節(jié)能高效
　　微波對(duì)不同物質(zhì)有不同的作用，含有極性的物質(zhì)容易吸收微波能量而發(fā)熱。不含極性則很少吸收微波加熱。微波加熱時(shí)，被加熱物料一般都是放在用金屬制造的加熱室內(nèi)，加熱室對(duì)電波來(lái)說(shuō)是個(gè)封閉的空腔，微波不能外泄，只能被加熱物體吸收，加熱室內(nèi)的空氣與相應(yīng)的容器都有不會(huì)發(fā)熱，所以熱效率極高，同時(shí)工場(chǎng)的環(huán)境溫度也不會(huì)因此而升高，勞動(dòng)生產(chǎn)環(huán)境明顯改善。
4、易于控制
　　與常規(guī)加熱方法比較，微波加熱的控制只要操縱功率控制旋紐，即可瞬間達(dá)到升降、開(kāi)停的目的。因?yàn)樵诩訜釙r(shí)只對(duì)物體本身加熱，爐體、爐腔內(nèi)空氣幾乎不加熱，因此熱慣性極小，應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制，特別適宜于加熱過(guò)程和加熱工藝的規(guī)范和自動(dòng)化控制。
5、清潔衛(wèi)生
　　對(duì)食品、藥品等加熱干燥時(shí)，微波的生物效應(yīng)能在較低的溫度下殺死細(xì)菌，這就提供了一種能夠較多保持食品營(yíng)養(yǎng)成分的加熱殺菌方法，所以微波加熱在食品工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。
6、選擇性加熱
　　微波對(duì)不同介質(zhì)特性的物料有不同的作用，這一點(diǎn)對(duì)干燥加工特性很有利。因?yàn)樗肿訉?duì)微波和吸收最好，的以含水量高的部位 ，吸收微波功率多于含水量較低的部位，這就是微波選擇性加熱的特點(diǎn)。在烘干木材、紙張等產(chǎn)品時(shí)，利用這一特點(diǎn)可以做到均勻加熱和均勻干燥。需注意，有些物質(zhì)當(dāng)溫度愈高，吸收愈好，形成正反饋使這一部分的溫度急劇上升，對(duì)這類物質(zhì)進(jìn)行微波時(shí)要注意制定合理的加熱工藝。
7、安全無(wú)害
　　通常微波能是在金屬制成的封閉的加熱室內(nèi)和波導(dǎo)管中工作，所以能量的泄漏極小，我公司制造的微波設(shè)備采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)，精良的加工，因此進(jìn)出料口，觀察窗、爐門等處的微波匯漏微乎其微，大大優(yōu)于國(guó)家制定的安全標(biāo)準(zhǔn)。而且微波沒(méi)有放射線危害及有害氣體排放，是一種十分安全的加熱技術(shù)。

  回答者:馬錦俊 2013-11-11 相關(guān)問(wèn)答:
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