烟台陈海涛简历:电磁波加热技术概论

张渭熊

一、电磁波加热技术概述

众所周知，一种非常普遍流行的利用电能对物体进行加热的方式，是让电流通过一个发热元件（如电炉丝、硅炭棒、硅钼元件等），使其发热，然后，再利用发热元件的辐射等等传导到被加热物件上，对之进行加热，如工业上应用的各种加热炉，生活上常用的电饭煲、电熨斗、电水壶等等都属于这类方式。这类加热方式的最大缺点是电能的利用效率低、且有“明火”。

于是出现了另外一种利用电能加热的方式，那就是甩掉中间的发热元件，使电能以电磁波的形式直接作用于物质之上来进行加热，以提高其电能利用效率，且无“明火”（至于被加热物体升温到明火程度，则另当别论）。当然，它另外还有一些用辐射热和传导热所不能达到的优点——如只对金属表面加热等等。

二、电磁波加热技术的两种形式

应用电磁波对物质直接进行加热的技术，一般可分为两种形式：

一种形式是置物质于两个带有强电磁场的极板之间，利用其场能，当电磁场的极性快速不断变换时，使极板间被加热物质内的分子，亦相应随着作快速的极性变换；其结果是，使被加热物质内的分子不断地作快速往复摆动、从而使分子间相互摩擦而产生热量。这种加热方法的特点是：其热量产生自被加热物质的内部，而不是象电炉丝加热那样，热量自被加热物质外部向内部逐渐传递。这种加热方法一般称之为“介质加热”形式。

另一种形式是置被加热物质于能产生电磁波的线圈（称：感应圈）内，使感应线圈内的被加工物质，因电磁感应而产生感应电流；且因这感应电流实际上是被短路的，故而其短路电流很大，从而产生的热量也很大，所以其热量亦来自被加热物质本身内部；而不是由外部的热的辐射和传导所致。这种加热方法一般称之为：“感应加热”形式。

三、电磁波加热技术的应用领域

“介质加热”的应用，在工业上，如用于粮食、木材（象三合板制造）、皮革等的大规模连续烘干。一般其所使用的频率很高，至少在几兆赫芝到几十兆赫兹之间；粮食的介质加热烘干，还附带有一个“灭虫”功能。在生活上，如应用于微波炉来对食品进行加热，其所使用的频率则更高，总在几百兆赫兹之间；甚至可到几千兆赫兹；由于其所使用的频率甚高，故而其传输特性也有所变化，它不是用导线来传输微波电能；而是象水一样是用金属管来传输微波电能；这种管子称为“波导管”，而被加热物体也不是置于两个极板间，而是象接自来水那样，将被加热物体置于波导管的出口处（或几经箱腔的反射），来接受微波的能量。

“感应加热” 的应用，常见的，在工业上，如用于钢铁熔炼（严格地应称为：“重熔”）、“高频”或“中频”表面热处理（表面淬火）、区域提纯、高频感应焊接（焊管及钎焊）。此外，尚有钢管的高频接触焊。其频率应用范围，一般被称之为“高频”的，常见的为250千赫至300千赫之间，而习惯上被称之为“中频”的，其频率则在1千赫到30千赫之间。近年来，市场上还推出有电磁灶一类食品加热用炊具。

四、电磁波加热设备的特点

㈠输出功率大：高频电磁波加热设备，应用于工业方面的，一般都具有输出大功率的特点。市场上推出的系列产品有：8、30、60、100、200、400KW等规格。一般市级城市的一座广播电台的发射输出功率，有1KW就算够大的了；如果有10KW发射功率输出，那就算是相当大的了；而一台100KW的高频电磁波加热设备，在系列产品中，则只能算是中等个儿的设备，而实际上它的输出功率，已有10座大型广播电台发射功率那么大了！

㈡高频电磁波加热设备的第二个特点，是它工作在高电压、大电流的条件下，所以，保护人身的安全措施，必须考虑周全。

由于其输出功率大，使其设备相应的必须具备很高的直流工作电压（约15000伏）和较大的工作电流（约10安）。若与电视机作个比较，有的电视机显象管上的直流工作电压，虽然也有将近15000伏，但它的输出电流只有几个毫安，电源内阻又很大，因之，相对说来，它对工作人员的危险性就比较小。而高频电磁波加热设备的高电压、大电流条件，对工作人员来说有很大的致命危险性，所以，在设备上必须安装有很多的联锁安全保证措施，以免在误操作时发生人身安全事故。

㈢它的高频电磁波有借供电电源线及高频设备本身裸露在外的部件和连线对空宣泄电磁波的可能。所有外泄的电磁波，既对车间工作人员的健康不利；又对无线电通信会造成严重干扰。

同时，因为高频电磁波加热设备的输出功率大，工作频率高，使得它的感应磁场的强度和范围都较大，因而就有更多的直接向外（对空）宣泄、发射电磁波的机会。可以设想，假如一台100KW设备，仅只泄漏出百分之一功率，就有一千瓦，它对空中电波的影响就会比一座县级广播电台还要大。另一方面，它还可凭借工作车间的电源导线向外泄漏电磁波。

对于前者，设备本身在设计时，已考虑了各种屏蔽措施，尽量减少其对工作人员的健康损害；且规定了高频加热设备的工作车间，应采取六面屏蔽措施并独立接地。对于后者，设备本身附带有低通滤波器，可以阻止高频电磁波沿电源导线向外宣泄。

但对各地多数高频加热设备工作车间考察的结果表明，上述两项措施多数被使用单位忽略了：工作车间既未有屏蔽；电源进线上也未接有低通滤波器。因而成为目前供电电源中最大的干扰（污染）源之一。

五、水—常被勿视的重要环节

在高频加热设备的安装和运行过程中，人们往往只重视“电”的重要性；而忽视了“水”路的重要性。其实，对工业上使用的大功率高频加热设备来说，“水”与“电”有同样的重要性。水的质量（硬度、酸碱度、清洁度）好坏；水管管径及位置安装是否合理，甚至进、出水的操作手法和次序的不同，都会影响到设备的正常运行及其寿命。在环保和节能的要求下，还要讲求水的循环使用和污染的排除和中水回收利用。

六、高频振荡管的维护

高频振荡管是设备的心脏，而对于高频振荡管的维护，却是没有人关心。一支振荡管上机后，往往是“鞠躬尽瘁、死而后已！”。其实，如能对之进行科学的维护，其使用寿命至少可比额定值高出2—3倍。这对降低生产成本具有重要意义，因为一支振荡管的价格，总在3000元以上。

七、切莫轻信某些“莫名其妙”的“奇谈怪论”

宁波某报2003年9月18日第24版刊登了一篇名为《微波加热的食物  危险》（以下简称：《微》文。）的文章，一时之间，街头巷尾、家家户户引起一片惊慌：上班族、书包族早餐本来都是用微波炉来加热牛奶的，这下谁也不敢把奶杯放进微波炉内；只得喝点冷牛奶就匆匆背起书包去上学。…………。

到了2003年9月20日，适逢浙江科技节开幕，天一广场人头济济，就有不少人在科技咨询摊位前急切询问：“微波炉加热出来的食物究竟有没有毒？”。这也算是给科技节添了一把乱。

《微》文，这篇文章除了本身有许多“自相矛盾”之外，文内还存在对微波加热原理的无知描述，及多处“不知所云”莫名其妙的结论。请看：

该文第二自然段是对微波加热原理的描述，其中有这样一句：“水分子以每秒钟几十亿次的速度旋转，造成……发热…”。这里面用“旋转”来描述此时的分子运动状态，是一种无知的错误。正确的应该是“往复摆动”。因为在单个交变磁（电）场中，不会产生旋转磁场，所以使得水分子不可能作旋转运动；而只能在被反复极化的过程中，作“往复摆动”运动。显然，《微》文作者对微波加热的原理是一无所知。

该作者既然对电磁波加热的基本原理是一无所知，那末其后续的种种引伸结论，是否有根据，是否可信，就值得怀疑了。试问：“结果许多新的奇怪的分子出现了。问题就在这里。食物的分子结构发生了改变，产生了人体不能识别的分子。”这句话有根据吗？那些“奇怪的分子”的分子式是什么？分子结构式又是怎样？有哪个权威机构作过鉴定证明它有毒性？还可能致癌？凡此种种，文中均无交代，其可信度等于零。接下来的种种“奇谈怪论”，也就不必一一列举与评说了！读者千万莫要轻信这种不科学的“奇谈怪论”。