微波加熱的特點

    采用微波加熱具有加熱速度快、熱量損失小、操作方便等特點,既可以縮短工藝時間、提高生產率、降低成本,又可以提高產品質量。與傳統加熱方式相比,微波加熱有以下特點:

    1　加熱均勻、速度快

     一般的加熱方法是憑借加熱周圍的環境,以熱量的輻射或通過熱空氣對流的方式使物體的表面先得到加熱,然后通過熱傳導傳到物體的內部。這種方法效率低,加熱時間長。

     微波加熱的最大特點是,熱量是在被加熱物內部產生的,熱源來自物體內部,加熱均勻,不會造成“外焦里不熟”的夾生現象,有利于提高產品質量,同時由于“里外同時加熱”大大縮短了加熱時間,加熱效率高,有利于提高產品產量。微波加熱的慣性很小,可以實現溫度升降的快速控制,有利于連續生產的自動控制。

    2　選擇性加熱

    微波加熱所產生的熱量和被加熱物的損耗有著密切關系,各種介質的tgδ在0. 001到0. 5 的范圍內,所以各種物體吸收微波的能力有很大的差異,一般說tgδ大的介質很容易用微波加熱,水的tgδ≈013,所以水能強烈地吸收微波,一般含水量在百分之幾至百分之幾十的物質都能有效地用微波加熱。相反tgδ太小的介質就很難用微波加熱。這就是微波對物體具有選擇性加熱的特點。

    3　控制及時、反應靈敏

     常規的加熱方法,如蒸汽加熱、電熱、紅外加熱等,要達到一定的溫度,需要一定的時間,在發生故障或停止加熱時,溫度的下降又學要較長時間。而微波加熱可在幾秒的時間內迅速地將微波功率調到所需的數值,加熱到適當的溫度,便于自動化和連續化生產。

    4　強場高溫

     介質中單位體積內吸收的微波功率正比于電場強度E的平方,因此電場強度越強,吸收的功率就越多,在單位時間內單位體積中,產生的熱量與在相同熱容量和相同散熱條件下的溫升就越大,可以通過調節場強來控制加工件上升的溫度,在很高的場強下能使加工物件在極短的時間內上升到需要的加工溫度,這在某些場合是非常有利的,它能使食品在加熱過程中維生素等營養成分不受破壞,產品的質量不起變化。強場高溫還能在產品的質量不受影響下,產生殺菌的作用。

    5　高頻高溫

     提高頻率也可以提高單位時間、單位體積內產生的熱量以及在相同熱容量和散熱條件下的溫升,從這一點可知微波加熱比高頻加熱優越的原因。對于某一tgδ的介質,要增加單位體積內的吸收功率有兩個辦法:一是增加電場強度;一是提高頻率。但前者受到高頻擊穿的限制,特別是在低氣壓和水蒸汽密度大的場合更容易產生高頻擊穿,因此在一定的擊穿場強的限制下,要提高吸收功率,采用更高的頻率是更為有效的途徑。

   6　微波加熱穿透能力強

    遠紅外加熱的頻率比微波加熱的頻率更高,照理加熱效率要更好,但其實不然,這里面還存在一個穿透能力的概念。遠紅外加熱雖有許多優點,應用也比較廣泛,但從對物體的穿透能力看,紅外線就遠不如微波。那么,什么叫穿透能力呢? 穿透能力就是電磁波穿透到介質內部的本領,電磁波從表面進入介質并在其內部傳播時,由于能量不斷被吸收并能轉化為熱能,它所攜帶的熱量就隨著深入介質表面的距離以指數形式衰減。

    穿透深度定義為,材料內功率密度為表面能量密度的1 / e (約為36. 8% )算起的深度,用D 表示,其計算公式為:

    D =λ0 (2πε′1 2 tgδ) (2)

    式中:λ0 —電磁波在自由空間波長;ε ’—介質常數;tgδ—損耗的正切,為介電損耗對介電常數之比。

    從式(2)可以看出穿透深度和波長是同一數量級,微波加熱所對應的波長是幾毫米到幾十厘米。因此,除了特大的物體外,一般可以作到表里一起加熱。而遠紅外加熱的波長范圍在56～1 000μm,加熱時穿透能力很差,在遠紅外線照射下,只有物體表面一薄層發熱,而熱量要到內部主要靠熱傳導,這樣不僅加熱時間長,而且容易造成加熱不均勻。根據對比,微波加熱的穿透能力比遠紅外加熱強得多。

   7　清潔衛生、無污染

    一般工業加熱設備比較大,占地多,周圍環境溫度也比較高,操作工人勞動條件差,強度大。而微波加熱占地面積小,避免了環境高溫,工人的勞動條件得到大大的改