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微波在木材加热干燥领域的应用
一、木材的介电特性和微波加热的关系
众所周知：热传导原理是从体表向内芯传导热量，由于物体不同的体积和热传导率，内部温度上升需要很长的时间。而微波加热是利用强交变电场作用使物体分子进行摩擦发热，瞬间产生的热量高，使物体在短时间内加热完毕。普遍认为，在微波场中放置的木材样品单位体积、单位时间产生的热量与ε·tanδ·ƒ 成正比。而木材的ε·tanδ比较大，热传导性能较差，适合采用微波来进行加热。
我公司技术专家在木材微波技术应用上做了若干批次试验，在频率为2450MHz的微波电场下，木材含水率、木材纤维方向和介电特性之间具有一定的关系，当电场方向与木材纤维方向平行时，加热效率比直交方向好得很多。当电场强度降低1/е=0.37倍时含水率迅速降低。如图A所示：
二、微波对木材干燥原理，木材属于水分含量较高的物体，用微波进行干燥是相当理想的。微波加热的本质是从木材内部开始加热，微波辐射能量直接被水分子吸收转换为热量。木材的干燥只需要把木材中的水分蒸发，温度一般不超过100℃。传统的热风烘房干燥，木材内部的温度要上升到100℃，热量由表及里传导，热风表面温度至少得达到200℃以上。
微波加热是内部极性分子吸收微波能量转化为热能，木材内部温度升高形成蒸汽压。很容易就把内部水分压至木材外表，时间也相应缩短15～30倍。
在常规工艺下，木材干燥总是按如下方式进行，表面水分被蒸发，形成内部和表面之间的含水量梯度，依照这一梯度，内部的水分向表面扩散，然后再从表面被蒸发，返复循环，以达到木材的干燥。
微波干燥设备是基于在微波电磁场中极性水分子相互之间剧烈地摩擦，这种分子之间的摩擦产生的热量使木材中的水分升温和蒸发，与对流加热、传导和红外辐射加热相比，微波加热的特点是具有强烈的渗透性。木材进入微波电磁场，电磁场就立即渗透进木材的深处使木材的表层和内部同时迅速地得到加热。由于这一独有得特性，微波干燥木材就有两个作用过程。一个是常规干燥木材一样的作用过程；另一个作用过程，也是独有的优点，就是借助于微波能的渗透作用，使木材内部的水分迅速地受热汽化，形成向外扩散的强大"压势"，使内部的水分极快地扩散到表面上来。实际证明：在微波干燥中，木材内部水分向外扩散的速度远大于表面水分蒸发的速度。因此那种在自然干燥和热空气干燥木材中所出的表面硬化，及其影响水分向外扩散的现象根本就不存在。由于微波干燥木材具有这样双重的驱水作用过程，又无表面硬化等缺陷，所以干燥速度极快。相比之下，常规干燥需要15天左右，而微波干燥只需要十几分钟到几十分钟。由于微波干燥原理的特殊，其干燥结果也是与众不同的。这就是：无论木材沿横截面的湿度是完全一致，还是具有一定梯度，微波干燥的结果都是呈现为接近木材表面的湿度最大，而中心最小。这在实际应用中也是有利的。
