微波工作原理
微波有物理、化學(xué)、生物學(xué)效應(yīng)，可用于各種目的。
1、微波的原理
微波對污水的作用具有自己獨特的優(yōu)點。微波加熱原理是什么呢？我們從物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)來認(rèn)識。
自然界中的物質(zhì)是由大量一端帶正電，另一端帶負(fù)電的分子（或偶極子）組成，我們稱為介質(zhì)。在自然狀態(tài)下，介質(zhì)內(nèi)的偶極子作雜亂無章的運動和排列。
當(dāng)介質(zhì)處于電場之中時，其內(nèi)部的偶極子就重新進(jìn)行排列，即帶正電的一端趨向負(fù)極，帶負(fù)電的一端趨向正極，這樣一來，就使雜亂無章運動著的和毫無規(guī)則排列的偶極子，變成了有一定取向的、有規(guī)則排列的極化分子，同時，外加電場給予偶極子“位能”。介質(zhì)的極化現(xiàn)象越明顯，材料中儲存的能量也就越多。如果將電源和正負(fù)極調(diào)換一下，則平板間電場的方向相應(yīng)地反向，介質(zhì)中偶極子的取向也隨之旋轉(zhuǎn)180°。如果把直流電源換成50Hz的交流電，則加到兩金屬平板上的電場就會每秒50次地交替變化著方向，介質(zhì)中偶極子的極化取向也同樣每秒50次地進(jìn)行著轉(zhuǎn)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，使極性的分子獲得能量，并以熱量形式表現(xiàn)出來，介質(zhì)的溫度也隨之升高。當(dāng)然，處于50Hz的交流電路中時，介質(zhì)吸收的功率極小。低頻電磁場的加熱能力也較小。
隨著電磁場變化頻率的增加，電磁場中介質(zhì)的極化取向和電磁場變化之間在時間上存在的差異就會越大，微波波段電磁場頻率高達(dá)10³數(shù)量級，所以極化過程中類似于“摩擦”的效果，表現(xiàn)得極為激烈，因而產(chǎn)生的熱量也很可觀。
微波使污水同時受到輻射，液體很快達(dá)到沸點，固體很快升溫，由于“熱點”效應(yīng)，在加熱介質(zhì)中出現(xiàn)多個“熱源”，由此產(chǎn)生的快速反應(yīng)效果是常規(guī)的方式所達(dá)不到的。
2、微波場的特性對污水處理的影響
在同一介質(zhì)及耗散功率一定的情況下，使用的微波頻率越高，則所需的電場強(qiáng)度就越低。也就是說，在取得相同的耗散功率時，選用2450Hz頻率將比選用915MHz工作頻率所需的電場強(qiáng)度低得多。但為了提高吸收功率，能不能利用比微波頻率更高的波段來處理污水呢？讓我們來分析以下：電磁場透入到介質(zhì)中去，部分能量被消耗并轉(zhuǎn)換為熱能，其場強(qiáng)也將按一定規(guī)律衰減，綜前所述，微波場強(qiáng)減少到原來最大值的1/e時離表面的距離為場強(qiáng)穿透深度，用公式表示如下：
Dr=λο/ π§
對于一般的原料，上式的分母數(shù)值約等于1，介質(zhì)中的場強(qiáng)穿透深度DE與波長在同一個數(shù)量級即從毫米到分米之間，所以除了較大的物體之外，一般用微波都能做到均勻穿透。如果用微波更高頻率的波段，雖然可以提高介質(zhì)的吸收功率，但由于其波長很短，電磁場穿透深度很小（小于1 ㎜），使介質(zhì)內(nèi)“夾生”從而失去實際意義。
微波頻率也會影響物料的介電特性，室溫下純水在2450Hz時的介電損耗因素是915Hz時的近3倍，0.1摩爾/升的2倍氯化鈉溶液在2450MHz時的介電損耗因素是915MHz時的2倍多。
介質(zhì)的特性對污水處理的影響
物質(zhì)吸收微波的能力，主要由介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切來決定。介電常數(shù)是介質(zhì)“阻止”微波能通過的能力的量度，介質(zhì)損耗角正切是介質(zhì)耗散微波能量的“效率”。介質(zhì)吸收的功率與電源的頻率和電場強(qiáng)度成正比。為了提高介質(zhì)吸收功率的能力，可以提高電場強(qiáng)度或提高工作頻率。但是電場強(qiáng)度的提高有一定的限度，否則，電極間將會出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象。將工作頻率提高到微波波段，則可以很好地解決這個問題。
如果微波的能量在通過物料時被吸收，并轉(zhuǎn)變?yōu)榧ぷ兡，其吸收功率的大小可以根?jù)下計算：
P=ωεE²Vδ
式中 E-------------電場強(qiáng)度的有效值；
V-------------物料吸收微波的有效體積；
ω=2πf， f為微波工作頻率。
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