| 文档介绍：微波加热材料微波加热原理微波是一种频率在300MHz~300GHz之间的电磁波,根据联邦通讯委员会关于减少通讯服务干扰的国际协议规定,应用于科技、医药、工业以及制造业的常用微波加热频率为915MHz和2450MHz,其波长分别为和12cm。微波的加热实质是微波与物质的相互作用,其机理是微波场内物质的自由分子转动受微波场影响,产生自由电荷运动损耗、束缚电荷转向极化损耗和不均匀界面损耗等介质损耗,而达到从电能到热能的直接转化。以下面例子介绍:见图1所示,在无微波场作用时,介质偶极子杂乱分布,当进入微波场后,偶极子定向排列,并随着高频交变电磁场以每秒高达数亿次的速度摆动。分子随着不断变化的高频电磁场的变化方向重新排列,就必须克服分子原有的热运动和分子间相互作用的干扰,产生激烈的摩擦。在这一过程中,微波能转化为介质材料的热能,宏观表现为介质材料温度的升高。图1无外场作用时介质材料偶极子排布图2微波作用下介质材料偶极子的摆动微波加热的特点从上述原理介绍可知,微波加热是物料自身介质损耗发热,不需要经过热传导过程。因此能在较短时间内达到加热效果,加热速度快。微波场作用下分子随着不断变化的高频电磁场的变化方向重新排列,克服了分子原有的热运动和分子间相互作用的干扰,产生激烈的摩擦产生热量,一旦停止微波后,摩擦停止,温度升高停止,因此物理处理过程的热惯性小。由于不同材料其介电性能不同,其在微波场下介质损耗不同,因此体现为部分材料能够被微波加热而部分材料不能被微波加热,即微波对物料加热具有选择性。微波加热具有选择性,如何判断物料是否能被微波加热顾名思义,微波选择性加热是指微波只能对部分材料进行加热而不能对某些材料进行加热。因此按材料性质分为四大类进行介绍:第一类是反射材料,一般为导体材料如金属铁块、石墨压制品等,其对微波具有反射作用,不能被微波加热;第二类是透射材料,如石英、聚四***乙烯等材料,微波在此类材料表面部分被反射部分穿透而极少被吸收,因此不能或较难被微波加热;第三类材料为吸波材料,如氧化铜,此类材料对微波具有良好的吸收能力,材料自身介电损耗高,因此能将微波中的电磁能转化为热能。第四类材料为异质材料,是近年的研究热点之一。在微波冶金和材料合成领域,微波加热的对象多为两相或多相异质材料,其作用机理十分复杂。此类材料的特点是在微波辐照下存在局域场增强效应,能够引起放电、产生紫外光促进光催化,这是微波辅助催化的一种新机理。值得一提的是,当第一类导体材料如铁块、铜块、石墨块被加工成粉末状态时,其对微波具有十分好的吸收能力,并能在较短时间内快速升温至数百摄氏度甚至1000℃。因此物料是否能被微波加热与物料本身特性有关,也与材料的物理状态有关。微波加热是在二十世纪六七十年代开始发展起来的一项新技术。微波加热通过增加材料分子运动的动能来使被加热物体升温,属体积加热,具有深度加热、热惯性小、控制容易的优点,目前己在家庭、工农业、橡胶、木材、医疗以及化学、新材料、微电子和公路等领域得到广泛应用,并拓展成为一门学科。微波与微波加热机理微波是一种频率极高(通常在300~MHz之间)、波长很短(通常在l~1000mm之间)的电磁波。中国目前用于工业加热的微波频率为915MHT~02450MHz,具体频率可以根据加热材料的形状、大小、含水量来选择。微波是指频率在300MHz~300GHz、对应波长λ为1000~1mm的电磁波[3]。目前,微波加热技术通常使用的微波频率为MHz波段和MHz波段,其加热机理是依靠介质材料自身损耗电磁能转化为热能,即微波在电磁场的作用下,介质材料中的极性分子从原来的随机分布状态转向按照电场的极性排列取向,随着交变电磁场的变化,导致介质分子的剧烈运动和相互摩擦而产生热量,使介质温度不断升高。微波的特点:微波是一种高频波。与低频波相比,微波具有以下特点: 1:波长与尺寸的共度性微波的波长与人们日常生活中的许多物体具有可相比拟的长度,如钢笔、手表、书本、碗筷等。这就是说,在微波的厘米波段,其微波波长约几厘米至几十厘米,在毫米波段的波长约为几毫米的数量级,这与普通无线电广播中的波长(为数百米)相比要短得多,即使是与调频广播(超短波)的电磁波相比也要短一些。因此,这时微波的传输线已不再是低频时的2根金属导线,也不是传输电视节目的普通视频电缆了,而是一种被称为波导的空心金属导管(矩形或圆形截面),矩形截面的称为矩形波导或方波导,圆形截面的称为圆波导 2:直线传播 5与光波相似,微波以3*10km/s的速度沿直线传播,遇到金属物体时会产生反射或散射,遇到绝缘介质时会穿透进去并继续向前传播(透射),同时会产生部分反射,如图2所示。对于不同材料,微波的穿透和反射是不一样的。 3:可以穿透电隔离层微波能很容易穿透电离层并沿着直线向前传播而不会产生强烈的反射 |
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