微波干燥設(shè)備原理

微波干燥設(shè)備原理是被干燥的物料在微波干燥設(shè)備場中吸收微波能量轉(zhuǎn)化為熱量，通過熱量來蒸發(fā)水分，達到干燥物料的目的。

微波干燥設(shè)備分隧道式微波干燥設(shè)備，箱式微波干燥設(shè)備，真空式微波干燥設(shè)備。極性介質(zhì)在未加電場時，其偶極子作雜亂無章的運動，整體對外呈電中性；當(dāng)外加電場時，介質(zhì)中的偶極子就呈方向性重新排列，即帶正電的一端趨向負極，帶負電的一端趨向正極，使雜亂運動著、毫無規(guī)則排列的偶極子，變成了有一定取向、有規(guī)則排列的極化分子，同時，外加電場給予偶極子以勢能。介質(zhì)的極化愈強，介質(zhì)所儲存的能量也就愈多，若改變電場方向，則偶極子的排列方向也隨之改變。在轉(zhuǎn)變過程中，由于分子的熱運動、相鄰分子間的相互作用和極性分子的變極效應(yīng)，產(chǎn)生了類似“摩擦”的作用，使極性分子獲得能量，并以熱能的形式表現(xiàn)出來，介質(zhì)的溫度也隨之上升。

把直流電源換成超高頻率的微波，微波波段電磁場頻率高達10⁸數(shù)量級，分子每秒鐘頻繁轉(zhuǎn)向運動數(shù)億次，極化過程中類似于“摩擦”的效果表現(xiàn)得極為激烈，產(chǎn)生極為可觀的熱量。

物料吸收微波的能力取決于微波的電場強度、頻率以及物料的介電常數(shù)。物料的水分含量、溫度、密度及組分等因素對介電常數(shù)都會產(chǎn)生影響，介電常數(shù)隨著水分含量的增加而增加；物料在低水分含量時由于物理上的束縛效應(yīng)減弱及偶極子易于重新取向，使得介電常數(shù)與溫度呈現(xiàn)正的梯度關(guān)系，在高水分含量時則相反，隨著溫度的上升反而減小了，故溫度系數(shù)取決于物料的水分含量；介電常數(shù)受水分的影響最大，鹽分可以降低物料中自由水的相對比例，使介電常數(shù)和偶極損耗減小,但增大了電導(dǎo)損耗。物料的幾何形狀對微波加熱方式有很大影響，物料周邊及尖角的電場強度較高，出現(xiàn)邊角效應(yīng)，球形是微波加熱的理想形狀。

微波干燥時，微波能透射到物料內(nèi)部被水分所吸收，微波能瞬時轉(zhuǎn)化為熱能使物料內(nèi)外同時升溫，使內(nèi)層水蒸氣壓力驟升，驅(qū)動水蒸氣向表層排出，內(nèi)層首先出現(xiàn)干燥層，并逐漸向外層擴展；常規(guī)干燥時，表面吸收了熱介質(zhì)傳遞的熱能而汽化，表層溫度升高，內(nèi)外層溫差加大，外層首先形成干燥層，水分減少導(dǎo)致細胞濃度提高，形成內(nèi)層細胞的滲透壓差，水分便由內(nèi)層向外層流動。常規(guī)干燥與微波干燥機理模型如常規(guī)干燥溫度梯度方向、熱量傳導(dǎo)方向由外向內(nèi)，與蒸汽遷移方向正好相反，水蒸氣的擴散遷移阻礙了熱量向內(nèi)層傳遞，因此延緩了整體升溫過程，溫度分布不均勻，內(nèi)外層溫差大，外層溫度較高促使表層水分蒸發(fā)加快，水分大量蒸發(fā)和細胞濃度降低了內(nèi)部水分的擴散和蒸發(fā)速度，導(dǎo)致外層容易結(jié)殼，整個干燥時間較長；微波干燥為內(nèi)外同時升溫，物料表面因水分蒸發(fā)而相對溫度較低，外層不會結(jié)殼，溫度梯度方向由外向內(nèi)，整體溫度分布均勻，內(nèi)外層溫差小，微波能的吸收程度取決于介電常數(shù)，介電常數(shù)隨水分含量的變化而變化，水分含量越高，吸收的微波能量越多，轉(zhuǎn)化的熱量越多，因此熱量傳導(dǎo)方向由內(nèi)向外，與溫度梯度方向、蒸汽遷移方向相同，水蒸氣的擴散遷移不影響熱量向表面?zhèn)鬟f，水分蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸氣引起內(nèi)部氣體壓力增加， 形成較大的壓力 差 ， 內(nèi)層細胞濃度增加會產(chǎn)生一定的濃度差， 促使水分快速向表面擴散遷移，蒸發(fā)速度高于常規(guī)干燥方式，縮短整個干燥時間。