工業(yè)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(yè)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?yōu)闊崮埽⒉ǖ膱鰪姾凸β示筒粩嗟乇凰p，即微波透入物料后將進入衰減狀態(tài)。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(tài)決定著微波對介質的穿透能力。

2、微波的熱效率

工業(yè)微波設備在生產工作中的熱效率計算方法，行業(yè)內多數企業(yè)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(yè)帶來很多莫名的誤區(qū)，從而給工業(yè)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。