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1、LOGO微波加热合成微波加热合成微波加热合成微波加热合成汇报提纲汇报提纲微波加热原理微波加热原理123微波加热优缺点微波加热优缺点 微波加热的应用微波加热的应用微波微波微波加热合成微波加热合成 微波是一种频率为 300MHZ300GHZ 的电磁波，沿直线传播，遇到金属材料时能反射，遇到玻璃、塑料、陶瓷等绝缘材料可以穿透，在遇到含有水分的蛋白质、脂肪等介质可被吸收，并将微波的电磁能量变为热能。 微波的频段虽然很宽，但是真正用于微波加热的频段却很窄，主要原因是防止对微波通讯造成干扰。国际上，家用微波炉有915MHz和2450MHz两个频率，2450MHz用于家庭烹调炊具，915MHz用于干燥、消毒
2、等工业、医疗行业等。 微波的特性微波的特性微波加热合成微波加热合成选择性加热选择性加热 物质吸收微波的能力，主要由其介质损耗因数来决定。介质损耗因数大的物质对微波的吸收能力就强，相反，介质损耗因数小的物质吸收微波的能力也弱。由于各物质的损耗因数存在差异，微波加热就表现出选择性加热的特点。物质不同，产生的热效果也不同。水分子属极性分子，介电常数较大，其介质损耗因数也很大，对微波具有强吸收能力。而蛋白质、碳水化合物等的介电常数相对较小，其对微波的吸收能力比水小得多。因此，对于食品来说，含水量的多少对微波加热效果影响很大。 微波的特性微波的特性微波加热合成微波加热合成 穿透性穿透性 微波比其它用于辐
3、射加热的电磁波，如红外线、远红外线等波长更长，因此具有更好的穿透性。微波透入介质时，由于介质损耗引起的介质温度的升高，使介质材料内部、外部几乎同时加热升温，形成体热源状态，大大缩短了常规加热中的热传导时间，且在条件为介质损耗因数与介质温度呈负相关关系时，物料内外加热均匀一致。 微波的特性微波的特性微波加热合成微波加热合成热惯性小 微波对介质材料是瞬时加热升温，能耗也很低。另一方面，微波的输出功率随时可调，介质温升可无惰性的随之改变，不存在“余热”现象，极有利于自动控制和连续化生产的需要。 微波的生物效应机制 当微波作用于生物体时，在生物控制系统的作用和调节下，生物体必然要建立新的平衡状态以适应
4、外界电磁环境条件的变化，因此产生某些生物效应，可应用于微波诊断、微波治疗、微波解冻、微波解毒和微波杀菌等。 微波炉微波炉微波加热合成微波加热合成 1946 年，Raytheon公司的Percy Spencer在一个启动的雷达设备上工作时，突然发觉自己放在口袋里的巧克力融化了。经过思索和研究，他发现巧克力是被微波所溶化。事实证明，微波幅射能引起食物内部的分子振动，从而产生热量。 1947 年，第一台微波炉问世。但大家用微波来煮饭烧菜还是最近十几年的事。 微波很有“个性”：碰到金属就发生反射，金属根本没有办法吸收或传导它；可以穿过玻璃、陶瓷、塑料等绝缘材料，但不会消耗能量；而含有水分的食物，微波不
5、但不能透过，其能量反而会被吸收。微波炉正是利用微波的这些特性制作的。微波炉微波炉微波加热合成微波加热合成 微波炉的外壳用不锈钢等金属材料制成，可以阻挡微波从炉内逃出，以免影响人们的身体健康。装食物的容器则用绝缘材料制成。微波炉的心脏是磁控管。这个叫磁控管的电子管是个微波发生器，它能产生每秒钟振动频率为24.5 亿次的微波。这种肉眼看不见的微波，能穿透食物达 5cm 深，并使食物中的水分子也随之运动，剧烈的运动产生了大量的热能，于是食物“煮”熟了。磁控管磁控管微波加热合成微波加热合成 磁控管是一种用来产生微波能的电真空器件。实质上是一个置于恒定磁场中的二极管。管内电子在相互垂直的恒定磁场和恒定电
6、场的控制下，与高频电磁场发生相互作用，把从恒定电场中获得能量转变成微波能量，从而达到产生微波能的目的。 磁控管由管芯和磁钢（或电磁铁）组成。管芯的结构包括阳极、阴极、能量输出器和磁路系统等四部分。微波炉加热原理微波炉加热原理微波加热合成微波加热合成 直流电源提供微波发生器的磁控管所需的直流功率，微波发生器产生一个交替变化的电场，作用在处于微波加热器内的被加热物体上，被加热物体内的极性分子因此随外电场变化而摆动，又因为分子本身的热运动和相邻分子之间的相互作用，使分子随电场变化而摆动的规则受到了阻碍和干扰，从而产生了类似于摩擦的效应，使一部分能量转化为分子杂乱运动的能量，使分子运动加剧，从而被加热
7、物质温度迅速升高。微波加热特点微波加热特点微波加热合成微波加热合成 与传统加热方法不同，在微波加热过程中，热从材料内部产生而不是从外部热源吸收。所以被加热物质的温度梯度和热流与传统加热方法中的相反，因此，被加热物体不受大小及形状的限制，大小工件都能被加热。微波加热特点微波加热特点微波加热合成微波加热合成 实验表明极性分子溶剂吸收微波能而被快速加热实验表明极性分子溶剂吸收微波能而被快速加热，非极性分子溶剂几乎不吸收微波能，升温很小。水、非极性分子溶剂几乎不吸收微波能，升温很小。水、醇类、羧酸类等极性溶剂都在微波作用下被迅速加醇类、羧酸类等极性溶剂都在微波作用下被迅速加热热，有些已达到沸腾有些已达
8、到沸腾，而非极性溶剂几乎不升温。而非极性溶剂几乎不升温。微波加热大体上可认为是介电加热效应。微波加热大体上可认为是介电加热效应。微波加热特点微波加热特点微波加热合成微波加热合成微波加热特点微波加热特点微波加热合成微波加热合成影响微波加热效果的因素 首首先先是是微微波波加加热热装装置置的的输输出出功功率率和和耦耦合合功功率率，其其次次是是材材料料的的内部本征状态内部本征状态。 微微波波加加热热所所用用的的频频率率一一般般被被限限定定为为915MHz和和2450MHz，微微波波装装置置的的输输出出功功率率一一般般为为5005000W，单单模模腔腔体体的的微微波波能能量量比比较较集集中中，输输出出功
9、功率率在在1000W左左右右，对对多多模模腔腔的的加加热热装装置置，微波能量在较大范围内均匀分布，因而则需要更高的功率。微波能量在较大范围内均匀分布，因而则需要更高的功率。 在在指指定定的的加加热热装装置置上上，材材料料的的微微波波吸吸收收能能力力与与材材料料的的介介电电常常数数和和介介电电损损耗耗有有关关，真真空空的的介介电电常常数数为为1，水水的的介介电电常常数数大大约约为为80，而而多多数数陶陶瓷瓷材材料料的的室室温温介介电电损损耗耗一一般般比比较较小小，所所以以对对无无机机陶陶瓷瓷材材料料的的加加热热，一一般般采采用用比比家家用用微微波波炉炉功功率率更更大大的的微微波波源。源。微波加热
10、特点微波加热特点微波加热合成微波加热合成 材材料料的的介介电电损损耗耗越越大大越越容容易易加加热热，但但是是许许多多材材料料的的介介电电损损耗耗是是随随温温度度变变化化的的，图图10-4是是氧氧化化铝铝在在微微波波加加热热时时的的介介电电损损耗耗率率的的变变化化情情况况，图图上上反反映映出出在在600开开始始急急速速增增加加，在在1800附附近近达达到到室室温温时时的的100倍倍以以上上，这这暗暗示示着着微微波波加加热热有有一一定定“起起动动温温度度”，达达到到这这一一温温度度以以上上，材材料料对对微微波波能能的的吸吸收收迅迅速速增增加加。这这也也就就是是为为什什么么许许多多在在室室温温和和低
11、低温温下下不不能能被被微微波波加加热热的的材材料料，在在高温下显著吸收微波而升温的原因。高温下显著吸收微波而升温的原因。 汇报提纲汇报提纲微波加热原理微波加热原理123微波加热优缺点微波加热优缺点 微波加热的应用微波加热的应用微波加热合成微波加热合成微波加热优点微波加热优点微波加热合成微波加热合成1. 1. 加加热热迅迅速速，均均匀匀。不不需需热热传传导导过过程程，且且具具有有自自动动热平稳性能，避免过热。热平稳性能，避免过热。 2. 2. 加加热热质质量量高高。营营养养破破坏坏少少，能能最最大大限限度度的的保保持持食食物的色、香，味，减少食物中维生素的破坏。物的色、香，味，减少食物中维生素的
12、破坏。3. 3. 热热惯惯性性小小。介介质质温温升升可可无无惰惰性性的的随随之之改改变变，不不存存在在“余余热热”现现象象，极极有有利利于于自自动动控控制制和和连连续续化化生生产产的需要。的需要。微波加热优点微波加热优点微波加热合成微波加热合成 4. 4. 安安全全卫卫生生无无污污染染。因因为为微微波波能能是是控控制制在在金金属属制制成成的的加加热热室室内内和和波波导导管管中中工工作作，所所以以微微波波泄泄露露被被有有效效的的抑抑制制，没没有有放放射射线线危危害害及及有有害害气气体体排排放放，不不产产生生余余热热和和粉粉尘尘污污染。染。5. 5. 节节能能高高效效。由由于于含含有有水水分分的的
13、物物质质极极易易直直接接吸吸收收微微波波而而发发热热，没没有有经经过过其其他他中中间间转转换换环环节节，因因此此除除少少量量的的传传输输损损耗耗外外几几乎乎无无其其他他损损耗耗。比比一一般般常常规规加加热热省省电电约约30%30%50%50%。 微波加热缺点微波加热缺点微波加热合成微波加热合成 微微波波干干燥燥的的优优点点固固然然不不可可超超越越，但但微微波波的的缺缺点点也也确确实给了生产商家和用户一个严峻的考验。实给了生产商家和用户一个严峻的考验。 对对于于生生产产厂厂家家，要要严严格格控控制制好好微微波波的的磁磁场场分分布布，以以保保证证物物料料均均匀匀加加热热；设设置置温温控控探探头头，
14、来来防防止止加加热热过过程程中中出出现现“热热失失控控”；设设置置自自动动控控温温装装置置，使使物物料料温温度度控控制制在在所所需需温温度度段段之之内内；另另外外，还还要要选选用用合合适适的的设设备备材材质质，使物料既不与微波腔体反应，又不会击穿腔体。使物料既不与微波腔体反应，又不会击穿腔体。 对对于于用用户户，则则需需选选用用纯纯净净的的物物料料，防防止止微微波波加加热热过过程中出现物料与杂质反应，造成物料污染。程中出现物料与杂质反应，造成物料污染。微波加热优缺点对比微波加热优缺点对比微波加热合成微波加热合成汇报提纲汇报提纲微波加热原理微波加热原理123微波加热优缺点微波加热优缺点 微波加热
15、的应用微波加热的应用微波加热合成微波加热合成微波加热应用微波加热应用微波加热合成微波加热合成 由于微波加热技术具有许多常规加热技术所不具备的优点,国外从20世纪60年代起就将微波加热技术应用于许多行业。我国从20世纪70年代开始研究并应用微波加热技术,目前它已被广泛应用于纺织与印染、造纸与印刷、烟草、药物和药材、木材、皮革、陶瓷、煤炭、橡胶、化纤、化工产品、医疗等行业。其应用主要反映在微波加热与解冻,微波改性,微波干燥,微波灭菌与杀虫等方面。 在进入20世纪90年代以后,由于电子技术的飞速发展,微波加热技术也日趋成熟,微波加热设备日渐精良；电力供应得到了很大程度的改善,微波设备电子器件价格的下
16、跌及能源比价的调整,使得微波加热设备及微波加热的直接成本有了大幅度的下降；全球环境的不断恶化,使人们逐步认识到传统的加热方式不再环保。这些都为微波加热的应用和发展提供了良好的契机和广阔的前景。微波加热技术将以其独特的优势在未来的生产和生活中发挥非常重要的作用。微波加热应用微波加热应用微波加热合成微波加热合成NATURE REVIEWS DRUG DISCOVERY 5 (2006) 51微波加热应用微波加热应用微波加热合成微波加热合成微波加热应用微波加热应用微波加热合成微波加热合成Adv. Funct. Mater. 13 (2003) 7微波加热应用微波加热应用微波加热合成微波加热合成Adv. Mater. 20 (2008) 34163421微波加热应用微波加热应用微波加热合成微波加热合成Chem. Commun. (2009) 51185120J. Mater. Chem. 20 (2010) 47814783LOGO
