微波技術(shù)原理

    微波技術(shù)起源于20 世紀(jì)30 年代, 最初應(yīng)用于通訊領(lǐng)域。微波技術(shù)在通訊以外的使用可追溯到20 世紀(jì)70 年代, 主要應(yīng)用于食品加工、木材干燥、塑料、橡膠處理、陶瓷的固化和預(yù)處理,而它在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域, 特別是在廢物處理中的應(yīng)用則鮮有探討。直到最近十幾年, 許多研究表明: 用微波處理廢物比傳統(tǒng)的處理方法具有更多的優(yōu)點(diǎn), 如污染物明顯減容、快速加熱、可達(dá)到高溫、選擇性加熱、處理過(guò)程迅速、易于控制等, 其在廢物的處理中的應(yīng)用具有非常廣闊的前景。

    微波是一種頻率范圍介于無(wú)線電波與紅外波之間的電磁波, 頻率為300 MHz~ 300 GHz, 其中2. 45 GHz 是家用微波爐最常用頻率。微波加熱物料主要有三種機(jī)制 : 第一種機(jī)制, 極性分子在外加微波電磁場(chǎng)的作用下, 原來(lái)雜亂無(wú)章的分子隨之快速改變方向, 分子或原子的電子云發(fā)生偏移導(dǎo)致偶極子發(fā)生運(yùn)動(dòng), 呈現(xiàn)正負(fù)極性, 由于電磁場(chǎng)的變化速度高達(dá)24. 5 億次, 如此高速的輪擺運(yùn)動(dòng), 使分子間摩擦產(chǎn)生熱能; 第二種機(jī)制, 磁性物質(zhì)在微波場(chǎng)作用下, 磁性組分會(huì)發(fā)生變化, 這種變化的遲滯作用產(chǎn)生熱能; 第三種機(jī)制, 具有導(dǎo)電性的材料在微波場(chǎng)作用下會(huì)產(chǎn)生電流, 電流的流動(dòng)產(chǎn)生熱能。微波輻射引起物質(zhì)溫度上升的速率主要與微波頻率及其相應(yīng)波長(zhǎng)、材料( 介質(zhì)) 內(nèi)電場(chǎng)的尺度、被加熱材料的特性( 介質(zhì)常數(shù)、介質(zhì)損失或介質(zhì)耗散能量的能力) 等因子有關(guān)。微波并非從物質(zhì)材料的表面開(kāi)始加熱,而是從各方向均衡地穿透材料后均勻加熱, 但微波穿透介質(zhì)僅及有限深度。

    目前已經(jīng)對(duì)微波加熱技術(shù)在許多領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了研究, 這使微波具有的節(jié)約能源和處理時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)得到充分發(fā)揮。與傳統(tǒng)的加熱技術(shù)

相比, 微波加熱具有如下優(yōu)點(diǎn): 

   ( 1) 高效快速;

   ( 2) 節(jié)能省電;

   ( 3) 熱源與加熱材料不直接接觸;

   ( 4) 能進(jìn)行選擇性加熱; 

   ( 5) 便于控制; 

   ( 6) 設(shè)備體積小且無(wú)廢物生成。