微波加热在物料快速加热以及加快反应中的应用
时间:2016-11-18 阅读:1159
微波加热(Microwave heating)就是利用微波的能量特征,对物体进行加热的过程。
微波能作为一个替代能量源,克服了传统方法的加热周期长、具有表面温度梯度以及对系统环境的能量损失等缺点,因而获得大量应用领域研究者的广泛关注。微波能的应用在过去几十年已经被扩展到一个广泛的工业领域。使得它在工业应用中替代传统工艺方法具有强的吸引力原因主要有:微波的穿透能力使得能量直接传输到物料快速而整体加热,材料吸收微波能能力的差异使得物料能够选择加热,而这些都可以改善能量在系统中的传递效果,进一步增强减少系统热损失的能力。它的不同于传统加热的原理提供给传统反应许多好处,如加快反应速率和增加产量,在较低的温度下完成反应,获得较好的结构特性。此外,微波能的使用能够大大地降低生产成本和避免传统方法使用的毒性物质的情况,其经济性和环保性提供了工业系统竞争性的生产方法。
常规的加热方法,如蒸汽加热、电热、红外加热等,要达到一定的温度,需要一定的时间,在发生故障或停止加热时,温度的下降又要较长时间。而微波加热可在几秒的时间内迅速地将微波功率调到所需的数值,加热到适当的温度,便于自动化和连续化生产。
微波加热的特性主要体现为:
1、介电体发热效应。介电体中的正离子和附近的负电子是成对存在的,这些电子紧密的结合,相互不起作用,介质的整体对外界来说电场强度为零。如果给介电体加上很强电场,则正负电子对立即会重新排列。如果电场是交变的且为高频的,则分子间的电子对频繁的转动会振动将会因摩擦而产生热量。
2、微波的渗透深度。微波进入介电体中由于介电体损耗吸收了微波能量,微波强度将逐渐减弱。微波能量将按一定的规律衰减。
3、微波加热方式的选择。微波的吸收和加热均与损耗系数有关。若把损耗系数大的食品和损耗系数小的食品混在一起加热,其加热效果如何是一个值得注意的问题。一般来讲损耗系数小的物质(如玻璃、塑料、陶瓷等)来做加热容器,在其加入食品,这样,微波只能使食品加热,而容器不会发热。这就是我们所日常生活中所知道的,微波炉可用陶瓷、玻璃、塑料等装食物进行加热。对于潮湿的物料进行加热时,含水分多的部分将被快速加热干燥,因它的损耗系数大,后再对其他部分逐步加热。这样可使干燥速度加快。