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微波能應(yīng)用技術(shù)常見問題解答

2014-10-13  閱讀(3415)

  問題1:微波是什么?
  
  答:微波與無線電波、紅外線、可見光一樣都是電磁波,微波是指頻率為300MHz-300KMHz的電磁波,即波長(zhǎng)在1米到1毫米之間的電磁波。微波頻率比一般的無線電波頻率高,通常也稱為“超高頻電磁波”。
  
  問題2:微波是怎樣產(chǎn)生的?
  
  答:微波能通常由直流或50MHz交流電通過一特殊的器件來獲得??梢援a(chǎn)生微波的器件有許多種,但主要分為兩大類:半
  
  導(dǎo)體器件和電真空器件。電真空器件是利用電子在真空中運(yùn)動(dòng)來完成能量變換的器件,或稱之為電子管。在電真空器件中
  
  能產(chǎn)生大功率微波能量的有磁控管,多腔速調(diào)管,微波三、四極管,行波管等。在目前微波加熱領(lǐng)域特別是工業(yè)應(yīng)用中使
  
  用的主要是磁控管及速調(diào)管。
  
  問題3:微波應(yīng)用的頻率有那些?
  
  答:因?yàn)槲⒉☉?yīng)用極為廣泛,特別是通信領(lǐng)域,為了避免相互間的干擾,無線電管理委員會(huì)對(duì)頻率的劃分作了具體規(guī)
  
  定。分給工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué)用的頻率有433兆赫、915兆赫、2450兆赫、5800兆赫、22125兆赫,與通信頻率分開使用。
  
  目前國(guó)內(nèi)用于工業(yè)加熱的常用頻率為915兆赫和2450兆赫。微波頻率與功率的選擇可根據(jù)被加熱材料的形狀、材質(zhì)、含水
  
  率的不同而定。
  
  問題4:微波干燥設(shè)備原理是什么?
  
  答:介質(zhì)材料由極性分子和非極性分子組成,在電磁場(chǎng)作用下,這些極性分子從原來的隨機(jī)分布狀態(tài)轉(zhuǎn)向依照電場(chǎng)的極性
  
  排列取向。而在高頻電磁場(chǎng)作用下,這些取向按交變電磁的頻率不斷變化,這一過程造成分子的運(yùn)動(dòng)和相互摩擦從而產(chǎn)生
  
  熱量。此時(shí)交變電場(chǎng)的場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為介質(zhì)內(nèi)的熱能,使介質(zhì)溫度不斷升高,這就是對(duì)微波加熱zui通俗的解釋。
  
  問題5:微波殺菌設(shè)備的機(jī)理是什么?
  
  答:微波滅菌的機(jī)理在于,細(xì)菌、成蟲與任何生物細(xì)胞一樣,是由水、蛋白質(zhì)、核酸、碳水化合物、脂肪和無機(jī)物等復(fù)雜
  
  化合物構(gòu)成的一種凝聚態(tài)介質(zhì)。其中水是生物細(xì)胞的主要成分,含量在75~85%,因?yàn)榧?xì)菌的各種生理活動(dòng)都必須有水參
  
  與才能進(jìn)行,而細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖過程,對(duì)各種營(yíng)養(yǎng)物的吸收是通過細(xì)胞膜質(zhì)的擴(kuò)散、滲透和吸附作用來完成的。在一定強(qiáng)
  
  度微波場(chǎng)的作用下,物料中的蟲類和菌體也會(huì)因分子極化馳豫,同時(shí)吸收微波能升溫。由于它們是凝聚態(tài)物質(zhì),分子間的
  
  作用力加劇了微波能向熱能的能態(tài)轉(zhuǎn)化。從而使體內(nèi)蛋白質(zhì)同時(shí)受到無極性熱運(yùn)動(dòng)和極性轉(zhuǎn)動(dòng)兩方面的作用,使其空間結(jié)
  
  構(gòu)變化或破壞,而使蛋白質(zhì)變性。蛋白質(zhì)變性后,其溶解度、粘度、膨脹性、滲透性、穩(wěn)定性都會(huì)發(fā)生明顯的變化,而失
  
  去生物活性。另一方面,微波能的非熱效應(yīng)在滅菌中起到了常規(guī)物理滅菌所沒有的特殊作用。也是造成細(xì)菌死亡的原因之
  
  一。
  
  問題6:微波的穿透能力如何?
  
  答:穿透能力就是電磁波穿入到介質(zhì)內(nèi)部的本領(lǐng),電磁波從介質(zhì)的表面進(jìn)入并在其內(nèi)部傳播時(shí),由于能量不斷被吸收并轉(zhuǎn)
  
  化為熱能,它所攜帶的能量就隨著深入介質(zhì)表面的距離,以指數(shù)形式衰減。透射深度被定義為:材料內(nèi)部功率密度為表面
  
  能量密度的1/e或36.8%算起的深度D,微波的加熱深度比紅外加熱大得多,因?yàn)槲⒉ǖ牟ㄩL(zhǎng)是紅外波長(zhǎng)的近千倍。紅外加
  
  熱只是表面加熱,微波是深入內(nèi)部加熱。
  
  問題7:什么叫微波的選擇性加熱?
  
  答:不同性質(zhì)的物料對(duì)微波的吸收損耗不同,即選擇性加熱的特點(diǎn),這對(duì)干燥過程有利。因?yàn)樗肿訉?duì)微波的吸收損耗zui
  
  大,所以含水量高的部位,吸收微波功率多于含水量較低的部位,從而干燥速率趨一致。
  
  問題8:微波加熱為什么稱之為內(nèi)部加熱方式?
  
  答:常規(guī)加熱(如火焰、熱風(fēng)、電熱、蒸汽等)都是利用熱傳導(dǎo)、對(duì)流、熱輻射將熱量首先傳遞給被加熱物的表面,再通
  
  過熱傳導(dǎo)逐步使中心溫度升高(即常稱的外部加熱)。它要使中心部位達(dá)到所需的溫度,需要一定的熱傳導(dǎo)時(shí)間,而對(duì)熱
  
  傳導(dǎo)率差的物體所需的時(shí)間就更長(zhǎng)。微波加熱則屬于內(nèi)部加熱方式,電磁能直接作用于介質(zhì)分子轉(zhuǎn)換成熱,且透射性能使
  
  物料內(nèi)外介質(zhì)同時(shí)受熱,不需要熱傳導(dǎo),而內(nèi)部缺乏散熱條件,造成內(nèi)部溫度高于外部的溫度梯度分布,形成驅(qū)動(dòng)內(nèi)部水
  
  分向表面滲透的蒸汽壓差,加速了水份的遷移蒸發(fā)速度。特別是對(duì)含水量在30%以下的食品,速度可數(shù)百倍的縮短,在短
  
  時(shí)間內(nèi)達(dá)到均勻干燥。
  
  問題9:各種物質(zhì)對(duì)微波的吸收能力如何?
  
  答:微波加熱是介質(zhì)材料自身?yè)p耗電場(chǎng)能量而發(fā)熱。而不同介質(zhì)材料的介質(zhì)常數(shù)εr和介質(zhì)損耗角正切值tgδ是不同的,
  
  故微波電磁場(chǎng)作用下的熱效應(yīng)也不一樣。由極性分子所組成的物質(zhì),能較好地吸收微波能。水分子呈*的極性,是吸收
  
  微波的介質(zhì),所以凡含水分子的物質(zhì)必定吸收微波。另一類由非極性分子組成,它們基本上不吸收或很少吸收微波,
  
  這類物質(zhì)有聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚砜等、塑料制品和玻璃、陶瓷等,它們能透過微波,而不吸收微波。這類材
  
  料可作為微波加熱用的容器或支承物,或做密封材料。在微波場(chǎng)電中,介質(zhì)吸收微波功率的大小P正比于頻率f、電場(chǎng)強(qiáng)度
  
  E的平方、介電常數(shù)εr和介質(zhì)損耗正切值tgδ。
  
  即:P=2πf·E2·εr·V·tgδ
  
  問題10:微波干燥設(shè)備的脫水效率如何?
  
  答:理論上每千瓦小時(shí)微波電能可使1.39公斤的水汽化,由于線路損耗及腔體效率等因素,實(shí)際效果為0.8--1.1公斤/千
  
  瓦小時(shí)。用戶可根據(jù)待處理材料初始與zui終含水量之差及產(chǎn)量的要求來估算所需的微波功率。


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