微波及微波加熱原理

     微波是指頻率為300MHz～30 ×104 MHz的電磁波,最初主要用于通訊、廣播電視等行業(yè)。由于微波具有加熱高效快速、節(jié)能省電、加熱源與加熱材料不直接接觸、可進(jìn)行選擇性加熱、便于控制、設(shè)備體積小且無廢物生成等特性,其優(yōu)越性隨著社會的進(jìn)步,科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,不斷體現(xiàn)出來。到20世紀(jì)40年代,微波技術(shù)已成功地用于食品加工、有機(jī)合成、中草藥提取、無機(jī)工藝、環(huán)境保護(hù)和分析檢測等領(lǐng)域。在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中,微波主要應(yīng)用于廢水、廢氣、固體廢氣物的處理及環(huán)保材料的研制和環(huán)境監(jiān)測]等方面。

    微波對物質(zhì)的加熱意味著將微波的電磁能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?轉(zhuǎn)變的過程與物質(zhì)內(nèi)部分子等微觀粒子的極化有著密切的關(guān)系。通常,一些介質(zhì)材料由極性分子和非極性分子組成,在微波電磁場作用下,極性分子從原來的熱運(yùn)動狀態(tài)轉(zhuǎn)向依照電磁場的方向交變而排列取向,產(chǎn)生類似摩擦熱,在這一微觀過程中交變電磁場的能量轉(zhuǎn)化為介質(zhì)內(nèi)的熱能,使介質(zhì)溫度出現(xiàn)宏觀上的升高,這就是對微波加熱最通俗的解釋。

    微波場中的加熱有兩種機(jī)理,即離子傳導(dǎo)機(jī)理和偶極子轉(zhuǎn)動機(jī)理,相關(guān)文獻(xiàn)已對此做了詳細(xì)報道。在微波加熱的實(shí)際應(yīng)用中,這兩種機(jī)理的微波能耗散同時存在,離子傳導(dǎo)加熱的效率與介質(zhì)中離子的濃度和遷移率有關(guān),偶極子加熱的效率與介質(zhì)的弛豫時間、溫度和粘度有關(guān)。而溫度和介質(zhì)離子的遷移率、濃度及介質(zhì)的弛豫時間決定兩種能量轉(zhuǎn)化機(jī)理對加熱的貢獻(xiàn)。