電磁波加熱技術(shù)概論

1、電磁波加熱技術(shù)概論電磁波加熱技術(shù)概論張渭熊一、電磁波加熱技術(shù)概述眾所周知，一種非常普遍流行的利用電能對物體進(jìn)行加熱的方式，是讓電流通過一個發(fā)熱元件（如電爐絲、硅炭棒、硅鋁元件等），使其發(fā)熱，然后，再利用發(fā)熱元件的輻射等等傳導(dǎo)到被加熱物件上，對之進(jìn)行加熱，如工業(yè)上應(yīng)用的各種加熱爐，生活上常用的電飯煲、電熨斗、電水壺等等都屬于這類方式。這類加熱方式的最大缺點是電能的利用效率低、且有“明火”。于是出現(xiàn)了另外一種利用電能加熱的方式，那就是甩掉中間的發(fā)熱元件，使電能以電磁波的形式直接作用于物質(zhì)之上來進(jìn)行加熱，以提高其電能利用效率，且無“明火”（至于被加熱物體升溫到明火程度，則另當(dāng)別論）。當(dāng)然，它另外還有

2、一些用輻射熱和傳導(dǎo)熱所不能達(dá)到的優(yōu)點一一如只對金屬表面加熱等等。二'電磁波加熱技術(shù)的兩種形式應(yīng)用電磁波對物質(zhì)直接進(jìn)行加熱的技術(shù)，一般可分為兩種形式：一種形式是置物質(zhì)于兩個帶有強(qiáng)電磁場的極板之間，利用其場能，當(dāng)電磁場的極性快速不斷變換時，使極板間被加熱物質(zhì)內(nèi)的分子，亦相應(yīng)隨著作快速的極性變換；其結(jié)果是，使被加熱物質(zhì)內(nèi)的分子不斷地作快速往復(fù)擺動'從而使分子間相互摩擦而產(chǎn)生熱量。這種加熱方法的特點是：其熱量產(chǎn)生自被加熱物質(zhì)的內(nèi)部，而不是象電爐絲加熱那樣，熱量自被加熱物質(zhì)外部向內(nèi)部逐漸傳遞。這種加熱方法一般稱之為“介質(zhì)加熱”形式。另一種形式是置被加熱物質(zhì)于能產(chǎn)生電磁波的線圈（稱：感應(yīng)圈

3、）內(nèi)，使感應(yīng)線圈內(nèi)的被加工物質(zhì)，因電磁感應(yīng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流；且因這感應(yīng)電流實際上是被短路的，故而其短路電流很大，從而產(chǎn)生的熱量也很大，所以其熱量亦來自被加熱物質(zhì)本身內(nèi)部；而不是由外部的熱的輻射和傳導(dǎo)所致。這種加熱方法一般稱之為：“感應(yīng)加熱”形式。三、電磁波加熱技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域“介質(zhì)加熱”的應(yīng)用，在工業(yè)上，如用于糧食、木材（象三合板制造）、皮革等的大規(guī)模連續(xù)烘干。一般其所使用的頻率很高，至少在幾兆赫芝到幾十兆赫茲之間；糧食的介質(zhì)加熱烘干，還附帶有一個“滅蟲”功能。在生活上，如應(yīng)用于微波爐來對食品進(jìn)行加熱，其所使用的頻率則更高，總在幾百兆赫茲之間；甚至可到幾千兆赫茲；由于其所使用的頻率甚高，故而其傳輸

4、特性也有所變化，它不是用導(dǎo)線來傳輸微波電能；而是象水一樣是用金屬管來傳輸微波電能；這種管子稱為“波導(dǎo)管”，而被加熱物體也不是置于兩個極板間，而是象接自來水那樣，將被加熱物體置于波導(dǎo)管的出口處（或幾經(jīng)箱腔的反射），來接受微波的能量。“感應(yīng)加熱”的應(yīng)用，常見的，在工業(yè)上，如用于鋼鐵熔煉（嚴(yán)格地應(yīng)稱為：“重熔”）、“高頻”或“中頻”表面熱處理（表面淬火）、區(qū)域提純、高頻感應(yīng)焊接（焊管及釬焊）。此外，尚有鋼管的高頻接觸焊。其頻率應(yīng)用范圍，一般被稱之為“高頻”的，常見的為250千赫至300千赫之間，而習(xí)慣上被稱之為“中頻”的，其頻率則在1千赫到30千赫之間。近年來，市場上還推出有電磁灶一類食品加熱用炊具

5、。四、電磁波加熱設(shè)備的特點輸出功率大：高頻電磁波加熱設(shè)備，應(yīng)用于工業(yè)方面的，一般都具有輸出大功率的特點。市場上推出的系列產(chǎn)品有：8、30、60、100、200、400KW等規(guī)格。一般市級城市的一座廣播電臺的發(fā)射輸出功率,有1KW就算夠大的了；如果有10KW發(fā)射功率輸出，那就算是相當(dāng)大的了；而一臺100KW的高頻電磁波加熱設(shè)備，在系列產(chǎn)品中，則只能算是中等個兒的設(shè)備，而實際上它的輸出功率，已有10座大型廣播電臺發(fā)射功率那么大了！高頻電磁波加熱設(shè)備的第二個特點，是它工作在高電壓、大電流的條件下，所以，保護(hù)人身的安全措施，必須考慮周全。由于其輸出功率大，使其設(shè)備相應(yīng)的必須具備很高的直流工作電壓（約1

6、5000伏）和較大的工作電流（約10安）。若與電視機(jī)作個比較，有的電視機(jī)顯象管上的直流工作電壓，雖然也有將近15000伏，但它的輸出電流只有幾個毫安，電源內(nèi)阻又很大，因之，相對說來，它對工作人員的危險性就比較小。而高頻電磁波加熱設(shè)備的高電壓、大電流條件，對工作人員來說有很大的致命危險性,所以，在設(shè)備上必須安裝有很多的聯(lián)鎖安全保證措施，以免在誤操作時發(fā)生人身安全事故。它的高頻電磁波有借供電電源線及高頻設(shè)備本身裸露在外的部件和連線對空宣泄電磁波的可能。所有外泄的電磁波，既對車間工作人員的健康不利；又對無線電通信會造成嚴(yán)重干擾。同時，因為高頻電磁波加熱設(shè)備的輸出功率大，工作頻率高，使得它的感應(yīng)磁場的

7、強(qiáng)度和范圍都較大，因而就有更多的直接向外（對空）宣泄、發(fā)射電磁波的機(jī)會?？梢栽O(shè)想，假如一臺100KW設(shè)備，僅只泄漏出百分之一功率，就有一千瓦，它對空中電波的影響就會比一座縣級廣播電臺還要大。另一方面，它還可憑借工作車間的電源導(dǎo)線向外泄漏電磁波。對于前者，設(shè)備本身在設(shè)計時，已考慮了各種屏蔽措施，盡量減少其對工作人員的健康損害；且規(guī)定了高頻加熱設(shè)備的工作車間，應(yīng)采取六面屏蔽措施并獨立接地。對于后者，設(shè)備本身附帶有低通濾波器，可以阻止高頻電磁波沿電源導(dǎo)線向外宣泄。但對各地多數(shù)高頻加熱設(shè)備工作車間考察的結(jié)果表明，上述兩項措施多數(shù)被使用單位忽略了：工作車間既未有屏蔽；電源進(jìn)線上也未接有低通濾波器。因而成

8、為目前供電電源中最大的干擾（污染）源之一。五、水一常被勿視的重要環(huán)節(jié)在高頻加熱設(shè)備的安裝和運行過程中，人們往往只重視“電”的重要性；而忽視了“水”路的重要性。其實，對工業(yè)上使用的大功率高頻加熱設(shè)備來說，“水”與“電”有同樣的重要性。水的質(zhì)量（硬度、酸堿度、清潔度）好壞；水管管徑及位置安裝是否合理，甚至進(jìn)、出水的操作手法和次序的不同，都會影響到設(shè)備的正常運行及其壽命。在環(huán)保和節(jié)能的要求下，還要講求水的循環(huán)使用和污染的排除和中水回收利用。六'高頻振蕩管的維護(hù)高頻振蕩管是設(shè)備的心臟，而對于高頻振蕩管的維護(hù)，卻是沒有人關(guān)心。一支振蕩管上機(jī)后，往往是“鞠躬盡瘁、死而后已！”。其實，如能對之進(jìn)行科

9、學(xué)的維護(hù)，其使用壽命至少可比額定值高出23倍。這對降低生產(chǎn)成本具有重要意義，因為一支振蕩管的價格，總在3000元以上。七、切莫輕信某些“莫名其妙”的“奇談怪論”寧波某報2003年9月18日第24版刊登了一篇名為微波加熱的食物危險（以下簡稱：微文。）的文章，一時之間，街頭巷尾、家家戶戶引起一片驚慌：上班族、書包族早餐本來都是用微波爐來加熱牛奶的，這下誰也不敢把奶杯放進(jìn)微波爐內(nèi)；只得喝點冷牛奶就匆匆背起書包去上學(xué)。到了2003年9月20日，適逢浙江科技節(jié)開幕，天一廣場人頭濟(jì)濟(jì)，就有不少人在科技咨詢攤位前急切詢問：“微波爐加熱出來的食物究竟有沒有毒？”。這也算是給科技節(jié)添了一把亂。微文，這篇文章除了

10、本身有許多“自相矛盾”之外，文內(nèi)還存在對微波加熱原理的無知描述，及多處“不知所云”莫名其妙的結(jié)論。請看：該文第二自然段是對微波加熱原理的描述，其中有這樣一句：“水分子以每秒鐘幾十億次的速度旋轉(zhuǎn)，造成發(fā)熱”。這里面用“旋轉(zhuǎn)”來描述此時的分子運動狀態(tài)，是一種無知的錯誤。正確的應(yīng)該是“往復(fù)擺動”。因為在單個交變磁（電）場中，不會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場,所以使得水分子不可能作旋轉(zhuǎn)運動；而只能在被反復(fù)極化的過程中，作“往復(fù)擺動”運動。顯然，微文作者對微波加熱的原理是一無所知。該作者既然對電磁波加熱的基本原理是一無所知，那末其后續(xù)的種種引伸結(jié)論，是否有根據(jù)，是否可信，就值得懷疑了。試問：“結(jié)果許多新的奇怪的分子出現(xiàn)了。問題