CEM 微波技術(shù)：高效與均勻的理想結(jié)合

　更新時(shí)間：2024-06-06　點(diǎn)擊量：623

01 微波加熱簡(jiǎn)介

微波是一種低能量的電磁波，其波長(zhǎng)在0.001到0.3米的范圍內(nèi)（圖1）。雖然微波通常與加熱剩余食物聯(lián)系在一起，但它們?cè)谄渌麘?yīng)用中也發(fā)揮著重要作用，比如加熱實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)。

圖1. 電磁頻譜

像其他電磁波一樣，微波由兩個(gè)垂直振蕩的場(chǎng)組成：電場(chǎng)和磁場(chǎng)。對(duì)于微波而言，電場(chǎng)主要負(fù)責(zé)產(chǎn)生熱量，通過(guò)兩種作用模式與分子相互作用：偶極旋轉(zhuǎn)和離子傳導(dǎo)（圖2）。

在偶極旋轉(zhuǎn)中，分子不斷地來(lái)回旋轉(zhuǎn)，以使其偶極與不斷變化的電場(chǎng)對(duì)齊；每個(gè)旋轉(zhuǎn)分子之間的摩擦導(dǎo)致熱量產(chǎn)生。

在離子傳導(dǎo)中，自由離子或離子種類(lèi)通過(guò)空間平移移動(dòng)，以與變化的電場(chǎng)對(duì)齊。就像在偶極旋轉(zhuǎn)中一樣，這些移動(dòng)物種之間的摩擦導(dǎo)致熱量產(chǎn)生，反應(yīng)混合物的溫度越高，能量傳遞的效率就越高。在這兩種情況下，物種的極性和/或離子性越強(qiáng)，熱量產(chǎn)生的效率就越高。

圖2. 微波加熱的機(jī)理：偶極旋轉(zhuǎn)和離子傳導(dǎo)

由于微波直接與反應(yīng)混合物的內(nèi)容物相互作用，能量傳遞比傳統(tǒng)加熱技術(shù)更高效。傳統(tǒng)加熱技術(shù)依賴(lài)于熱傳導(dǎo)，熱量首先從源頭傳遞到容器，然后從容器傳遞到溶液。微波與溶液均勻地相互作用，實(shí)現(xiàn)均勻且定量的加熱（圖3）。