工業用微波設備原理

工業用微波設備原理

微波技術是一門需要高度實驗技能的專業技術知識，微波技術的理論基礎是經典的電磁場理論，其目標是解決微波應用工程中的實際問題，微波是一門理論與實踐密切結合的科技知識。

微波是一種頻率非常高的電磁波。微波包括的波長范圍沒有明確的界限，一般是指分米波、厘米波和毫米波三個波段，也就是波長從1mm到1m左右的電磁波。由于微波的頻率很高，所以也叫超高頻電磁波。目前國內只有915MHz和2450MHz被廣泛使用。

微波是電磁波，它具有電磁波的諸如反射、透射干涉、衍射、偏振以及伴隨著電磁波能量傳輸等波動特性，這就決定了微波的產生、傳輸、放大、輻射等問題都不同于普通的無線電、交流電。微波系統沒有導線式電路，通常應用所謂“場”的概念來分析系統內電磁波的結構，并采用功率、頻率、阻抗、駐波等作為微波測量的基本量。

1、微波的穿透深度

①、滲透深度（穿透深度） 當微波進入物料時，物料表面的能量密度是最大的，隨著微波向物料內部的滲透，其能量呈指數衰減，同時微波的能量釋放給了物料。滲透深度可表示物料對微波能的衰減能力的大小。一般它有兩種定義：

②、滲透深度為微波功率從物料表面減至表面值的1/e（36.8%）時的距離，用DE表示，e為自然對數底值。

DE=λ0/π gδ 式中λ0－－－－－－－－ 自由空間波長；

ε－－－－－－－－-介電常數；

tgδ－－－－－－-介質損耗。

③、微波功率從物料表面衰減到表面值的1/2時的距離，即所謂半功率滲透深度D1/2，其表達式為：

滲透深度隨波長的增大而變化，它與頻率有關，頻率越高，波長越短，其穿透力也越弱。微波在空氣中的滲透深度：2450MHz為12.2cm;915Mhz為33.3cm。

特別注意提醒：微波進入物料后，物料吸收微波能并將其轉變為熱能，微波的場強和功率就不斷地被衰減，即微波透入物料后將進入衰減狀態。不同的物料對微波能的吸收衰減能力是不同的，這隨物料的介電特性而定。衰減狀態決定著微波對介質的穿透能力。

2、微波的熱效率

工業微波設備在生產工作中的熱效率計算方法，行業內多數企業幾乎依據1Kw的微波輸出功率在1h時間內烘干1kg的水來籠統計算。這樣的計算結果在設備工作過程中給客戶和生產企業帶來很多莫名的誤區，從而給工業微波造成不必要的負面影響。

假設微波設備的輸出功率為P0（kW），那么微波設備在1h的工作過程中，所產生的熱效率應進行如下的估算：

式中：η微波加熱效率，其值的大小與加熱器損耗和負荷匹配系數確定，一般做到0.7～0.9；

K為常數，（橡膠材料K=860kcal/kwh）；

被加熱物料升溫（℃）所需要的熱量為：

加熱時間t（min）為：×60

按照此計算理論，不同的物料K值不同，所以，需要的熱量值不一樣。K值與物料的介電常數、介質損耗角正切（tgδ，簡稱介質損耗）、比熱、形狀、含水量的大小等有關系。