微波加熱的特點

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(chǎn)率、降低成本,又可以提高產(chǎn)品質(zhì)量。與傳統(tǒng)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(huán)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(dǎo)傳到物體的內(nèi)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(nèi)部產(chǎn)生的,熱源來自物體內(nèi)部,加熱均勻,不會造成“外焦里不熟”的夾生現(xiàn)象,有利于提高產(chǎn)品質(zhì)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(chǎn)品產(chǎn)量。微波加熱的慣性很小,可以實現(xiàn)溫度升降的快速控制,有利于連續(xù)生產(chǎn)的自動控制。

    2　選擇性加熱

    微波加熱所產(chǎn)生的熱量和被加熱物的損耗有著密切關(guān)系,各種介質(zhì)的tgδ在0. 001到0. 5 的范圍內(nèi),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(zhì)很容易用微波加熱,水的tgδ≈013,所以水能強(qiáng)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(zhì)都能有效地用微波加熱。相反tgδ太小的介質(zhì)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(yīng)靈敏

    常規(guī)的加熱方法,如蒸汽加熱、電熱、紅外加熱等,要達(dá)到一定的溫度,需要一定的時間,在發(fā)生故障或停止加熱時,溫度的下降又學(xué)要較長時間。而微波加熱可在幾秒的時間內(nèi)迅速地將微波功率調(diào)到所需的數(shù)值,加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?便于自動化和連續(xù)化生產(chǎn)。

    4　強(qiáng)場高溫

    介質(zhì)中單位體積內(nèi)吸收的微波功率正比于電場強(qiáng)度E的平方,因此電場強(qiáng)度越強(qiáng),吸收的功率就越多,在單位時間內(nèi)單位體積中,產(chǎn)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(diào)節(jié)場強(qiáng)來控制加工件上升的溫度,在很高的場強(qiáng)下能使加工物件在極短的時間內(nèi)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(yǎng)成分不受破壞,產(chǎn)品的質(zhì)量不起變化。強(qiáng)場高溫還能在產(chǎn)品的質(zhì)量不受影響下,產(chǎn)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(nèi)產(chǎn)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(yōu)越的原因。對于某一tgδ的介質(zhì),要增加單位體積內(nèi)的吸收功率有兩個辦法:一是增加電場強(qiáng)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(chǎn)生高頻擊穿,因此在一定的擊穿場強(qiáng)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(qiáng)

   遠(yuǎn)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(yuǎn)紅外加熱雖有許多優(yōu)點,應(yīng)用也比較廣泛,但從對物體的穿透能力看,紅外線就遠(yuǎn)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(zhì)內(nèi)部的本領(lǐng),電磁波從表面進(jìn)入介質(zhì)并在其內(nèi)部傳播時,由于能量不斷被吸收并能轉(zhuǎn)化為熱能,它所攜帶的熱量就隨著深入介質(zhì)表面的距離以指數(shù)形式衰減。

   穿透深度定義為,材料內(nèi)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(zhì)常數(shù);tgδ—損耗的正切,為介電損耗對介電常數(shù)之比。

   從式(2)可以看出穿透深度和波長是同一數(shù)量級,微波加熱所對應(yīng)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(yuǎn)紅外加熱的波長范圍在56～1 000μm,加熱時穿透能力很差,在遠(yuǎn)紅外線照射下,只有物體表面一薄層發(fā)熱,而熱量要到內(nèi)部主要靠熱傳導(dǎo),這樣不僅加熱時間長,而且容易造成加熱不均勻。根據(jù)對比,微波加熱的穿透能力比遠(yuǎn)紅外加熱強(qiáng)得多。

   7　清潔衛(wèi)生、無污染

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