微波小课堂

微波与无线电波、红外线、可见光一样都是电磁波，微波频率在300MHz至300GHz之间，其相应波长为1mm至1m的范围。

微波应用极为广泛，特别是通信领域，为了避免相互间的干扰，国际无线电管理委员会对频率的划分做了具体规定，国内用于工业加热的常用频率为915兆赫和2450兆赫。（微波频率与功率的选择可根据被加热材料的形状、材质、含水率的不同而定。）

微波具有电磁波的诸如反射、透射、干涉、衍射等波动特性，除了具有一般电磁波的共性外,还具有许多与低频电磁波所不同的特性。

1、波动性

由于微波的波长很短,频率很高,所以具有类似于光波的特性；

(1）在自由空间中是横波,并以光速沿直线传播;

(2）不同物质对微波辐射会呈现反射、穿透和吸收等三种特性:反射特性—遇到金属表面将发生反射，其反射方向符合光的反射规律；穿透特性一遇到玻璃、陶瓷、聚丙烯塑料等，微波可直接穿透，这些物料常作为反应器的材料；吸收特性—遇到含水和含脂肪的食品,能不同程度地吸收微波能量而转变为热能 ;

(3）当入射波与反射波相遇叠加时，能形成波的干涉现象，其中包括驻波现象。（在微波波导或谐振腔中 ,微波电磁场的驻波分布现象就很常见）;

(4)遵守波动的基本规律。

2、高频特性

在电路特点上，就必须考虑在低频时不起主要作用的趋肤效应、辐射效应和分布参数效应等高频效应。由于微波频率很高，其辐射效应更为显著，这就意味着微波在普通的导线上传输时,伴随着能量不断地向周围空间辐射，波动传输将很快地衰减,所以对传输元器件有特殊要求。

3、穿透能力

微波具有很强的穿透能力，当微波对介质发生作用时，介质将吸收微波辐射出来的能量，不同的介质对微波能的吸收能力不同。随着微波向介质内部的渗透，微波的能量呈指数衰减。表示微波穿透性的物理量为半衰深度，它表示入射微波功率衰减至一半时的深度。

4、选择性

不同物料对微波吸收程度是不一样的,物料分子极性越强，越容易吸收微波,对非极性或弱极性的介质几 乎不起作用。介电常数通常是介质极化能力强弱的标志，微波场对介电常数大的介质的作用十分显著， 介电常数越大，介质的极化能力越强。

由材料本身的极化粒子运动和受迫震荡导致的材料内耗生热和声子直接耦合生热；

在粉体材料内部的局部产生涡流加热；

微波热耦合效应:离子振动耦合和声子耦合,一旦微波电磁场频率满足一般模量下的耦合条件,微波能量就被吸收;

微波非热声子耦合效应:增加局部的带电粒子浓度和迁移速率使材料生热。

微波干燥是微波通过与产品直接相互作用将电磁能在瞬间转化为热能，实现对产品的快速脱水干燥的过程。微波是频率在300MHz~300GHz的电磁波，被加热介质物料中的水分子是极性分子，在快速变化的高频电磁场作用下，其极性取向将随着外电场的变化而变化，造成分子的运动和相互磨擦效应。此时微波场的场能转化为介质内的热能，使物料温度升高，产生热化和膨化等一系列物化过程而达到微波加热干燥的目的。

1、加热快速、均匀

与普通方法相比，由于微波对吸收介质有较强的穿透能力，热量不必从表面传递到物料内部，而是直接将能量作用于整体物料，在物料内部瞬时转化为热量，大大缩短了加热时间。

2、加热的选择性

微波加热利用的是介质损耗原理，在加热过程中通过介质损耗将电磁能转化为热能，只有吸收微波的物质才能被微波加热。由于水的介质损耗很大，所以水吸收的微波能远大于其它物质。

3、热效率高、节约能源

微波直接与物料相互作用，不需要加热空气或加热大面积的设备器壁等，且加热室为金属制造的密闭空腔，既可提高热利用率，又可以保证操作人员的安全。同时，空腔反射微波，使之不向外泄露，只能为物料吸收。因此微波具有热效率高、节约能源的作用。

4、反应灵敏、易控制、产品质量高

在微波干燥时，由于表面的对流换热，物料表面温度低于中心，在物料的表面很少出现温度过热和结壳的现象，有利于水分的蒸发。利用风热或蒸汽进行表面加热，有利于坯体的加热均匀，从而降低了产品不合格率。能量的输出大小可以通过电源开关的控制来实现，以提高产品质量。

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