高频介质加热器

高频电流可以用来治疗疾病，熔化金属，对金属进行表面淬火，以及加工塑料等等。随着电子技术的发展，它的应用也正在不断扩大。最近几年经各国的摸索与实验，发现受高频加热、干燥处理后的种子、谷子及某些农副产品的品质与产量都有显著的变化，其效果有可能比红外线的还大。

高频加热可以分成两类：感应加热与介质加热（见图1）。显然，在农业中应用的是高频介质加热，因为被加热物大都是绝缘体——电介质，或简称介质。

介质中的分子，平时一般是呈中性的，即不带电。在电场作用下，分子中正电荷和负电荷的分布发生变化，一端带正电，一端带负电，形成所谓的偶极子。在有些情况下，例如电解时，分子还会分解成带电的正离子和负离子。谷物、种子等农产品，在电场作用下，能产生偶极子。图2中画出了这类介质在电场作用下产生的偶极子的排列情况。图2a是没有加电场的情况，金属板之间的分子是中性。图2b中，金属板上接上了电压，上面的板接电源负极，下面的板接电源正极。我们可以看到，偶极子的排列是正端向上，负端向下。图2c中，金属板连接的电压极性掉换，我们可以看到偶极子的排列也跟着改变了，负端向上，正端向下。因此，当金属板上加上交流电压时，金属板所接电压的极性不断地在变化，偶极子的排列也会不断变化，使偶极子转动。偶极子转动后，相互摩擦发热，见图2d。很明显，频率越高，摩擦越激烈；电场强度越强，摩擦机会也越多。并且，介质加热深入分子，各个方向都是均匀的，这个特点对在农业上应用介质加热起很重要的作用。

农用的高频介质加热器由电源和加热器两部分组成。电源可利用高频发电机、电子管振荡器、火花隙变流器等等。电子管振荡器由于产生的频率高，比较适合作农作物高频介质加热器的电源。图3画出了一种电子管高频电源的原理电路。这个电路用4只充气管作桥式整流，供给直流高压。大功率三极管接成三点式振荡电路，产生几十兆赫的高频电流。如果一只三极管功率不够应用，可采用推挽式线路，这样可使屏极电路的电压增高，加强高频电场。

高频电能转为介质热能，是通过“加热器”来实现的。农用加热器的种类很多，而且正在不断发展。任何一种农用加热器，在设计时都应考虑介质受热要均匀，水份和热可以良好地逸散。图4画出了几种加热器的构造示意图，能用于谷物、种子的干燥处理与消毒。

具体应用高频介质加热器时，必须根据加热对象的情况适当选择频率、功率、电场强度。这三个量之间的关系可用下式确定：

式中P为加热功率，f为加热频率，E为电场强度，ε为介电常数，tgδ为介质损失角。在一定的频率与温度范围内，εtgδ是常量，因而选择合适的频率f就能取得较大的功率。电场强度若太大，介质就会被击穿而破坏加热，所以不能单一指望提高电场强度来取得大功率。目前应用频率约是1—10兆赫，电场强度为100—500伏/厘米，具体数值视种子等介质的温度而定。

从国外文献来看，高频介质加热在农业中应用是有一定的成就的。苏联用高频加热法来处理小麦种子，播种后幼芽数超过对照种子的两倍多，产量也有增加。对刚收获的种子用介质加热法进行干燥处理，可以改善种子品质，增强种子的生命力。用高频介质加热处理过的水果和酒，质量都能提高。牧草经高频介质加热处理后，它的胚乳和维他命能保持住，适合冬季用作小牛饲料。根据全苏农业电气化研究所的报导，高频电能还可以用来防治与消灭谷物、土壤中的害虫。这些已取得的成就，说明高频介质加热的应用是有很大发展前途的。（俞祖山）