196 微波加热1

196 微波加热1

（1）原理与特性

●语音讲解-原理与特性 

    原理//微波-偶极子-高频转动-摩擦-热能。

    特性//

  频率//频率300MHz～300GHz（波长1mm~1000mm）。

    工业加热微波频率多为915 MHz和2450MHz。

    典型应用：加热、医疗、材料物性及过程参数测量、低温杀菌、脱腥（大豆等）、灭酶保鲜（茶叶杀青；可避免烫煮方法中水溶性营养成分损失）、萃取（药材、香料等）、消解（食品分析等），微波通讯、遥感、电视、导航、雷达探测等。

    作用特性：金属可反射微波，玻璃、塑料、陶瓷、木器、竹器等可透射微波，水、纸张、木材、果蔬等会吸收微波。

    微波作用于材料微元时，会产生偶极子转动、离子传导、界面极化、磁滞压电、电致伸缩、核磁共振、铁磁共振等多种效应，相应产生电热等物理效应和物料微元变化等生化效应。

    偶极子转动和离子传导是微波加热的主要原理。以水分子为例，分子中氢氧原子的电性中心不重合，产生偶极矩，形成偶极子（其他极性分子类似；介电材料中的正离子和附近的负电子也可产生偶极矩，构成偶极子），在微波产生的高频交变电场使用下会使偶极子反复快速排列，使偶极子反复快速转动，偶极子转动时相互摩擦而产生热能（摩擦是指偶极子在微波高频电场作用下克服原有热运动和分子间相互作用的效应，类似于摩擦作用）。

    穿透深度//通常与波长在同一数量级。

    加热速度-主要取决于微波场强和材料对微波吸收率等。

    选择性加热//物料内不同成分物质的介电特性（通常用介电常数表示）不同，对微波场中微波能的吸收率也不同，加热程度也不同。

    例如，通过合理设计，可使胶合加工时只加热胶层，微波治疗时主要加热病灶处等。

    材料介电常数（permittivity，通常与频率有关，也 称诱电率、电容率、介电系数（时变电场）等）：材料介电常数越大，对微波的吸收率通常越高（可用电容法测量，相对介电常数为两极板间为介电材料时的电容与两极板为真空/干空气时的电容之比）；介电常数随分子偶极矩和可极化性的增大而增大。

    介电常数具有复数形式，实数部分称为介电常数，虚数部分称为损耗因子；损耗因子与介电常数的比值为损耗角的正切值（tanθ），该值越大，材料与微波的耦合能力越强。

    真空的绝对介电常数约为8.85*10^-12F/m，空气（1atm，不含二氧化碳，干燥）的相对介电常数（通常简称介电常数）约为1.0006（与真空相比）；材料的绝对介电常数为其相对介电常数与真空绝对介电常数的乘积。

    气体的相对介电常数通常约等于1（比1略大）。

    部分溶剂的介电常数为（常温，1000Hz）：

    水（H2O）78.5

    甲酸（HCOOH）59.5

       N，N-二甲基甲酰胺（HCON（CH3）2）36.7

    甲醇（CH3OH）32.7

    乙醇（C2H5OH）24.5

    丙酮（CH3COCH3）20.7

    正已醇（n-C6H13OH）13.3

    乙酸或醋酸（CH3COOH）6.15

    苯（C6H6）2.28

    四氯化碳（CCl4）2.24

    正已烷（n-C6H14）1.88

    正丁烷（n-C4H10）1.77

    部分固体材料的介电常数为：冰3.2，湿砂28，干砂5，湿土12，干土3，岩石7，混凝土7，沥青4。

    部分材料的相对介电常数为：水蒸气1.00785，气态溴1.0128，氦1.000074，氢1.000264，氧1.00051，氮1.00058，氩1.00056，气态汞1.00074，空气1.000585，硫化氢1.004，真空1，乙醚4.335，液态二氧化碳（CO2）1.585，甲醇33.7，乙醇25.7，水81.5，液态氨16.2，液态氦1.058，液态氢1.22，液态氧1.465，液态氮2.28，液态氯1.9，煤油3，二硫化碳（CS2）2.6，松节油2.2，苯2.283，油漆3.5，甘油45.8，固体氨固体醋酸4，石蜡3，聚乙烯3，聚丙烯2，聚苯乙烯3，聚氯乙烯4，无线电瓷7，超高频瓷8，二氧化钡106，橡胶2.5，硬橡胶4.3，纸2.5，干砂2.5， 15%水湿砂（金刚石）5，木头3，琥珀3，冰4，虫胶（紫胶）3.3，赛璐珞7，玻璃7，黄磷4.2，硫10，碳7，云母7，花岗石9，大理石7，食盐8，氧化铍9。

    部分无机材料的介电常数如下：