فرن الميكروويف: التاريخ والجهاز ومبدأ التشغيل وتنظيم الأداء وجوانب الاستخدام الآمن

تاريخ فرن الميكروويف

كان بيرسي سبنسر يبلغ من العمر 50 عامًا عندما كان يعمل مهندسًا في الشركة الصناعية العسكرية الأمريكية Raytheon ، التي كانت تعمل في إنتاج معدات الرادار.

كان ذلك في عام 1945 ، ثم اكتشف بيرسي بالصدفة ظاهرة أصبحت بعد عامين أساس أول فرن ميكروويف: خلال تجربة أخرى مع المغنطرون ، بدأت قطعة من الشوكولاتة في جيب سبنسر تذوب فجأة دون سبب واضح.

المغنطرون هو جهاز يصدر طاقة كهرومغناطيسية على شكل موجات ميكروويف. تستخدم في الأصل لتقنية الرادار.

اتضح أن الإشعاع الفائق التردد (الميكروويف) يمكنه تسخين الطعام بشكل فعال ... في وقت مبكر من 8 أكتوبر 1945 ، حصل بيرسي سبنسر على براءة اختراع لأول فرن ميكروويف في العالم مصمم لإزالة الجليد السريع للطعام.

في عام 1947تم بناء أول مزيل صقيع بالميكروويف تحت العلامة التجارية Radarange (يمكن القول الآن أنه ترك خط التجميع). كانت وحدة بحجم ثلاجة حديثة كبيرة تزن 340 كجم بقوة 3 كيلو وات.

تم إرسال أول شحنات جماعية من أفران الميكروويف Radarange لإذابة الجليد عن الطعام إلى كراسي المستشفيات العسكرية ورؤساء الجنود الأمريكيين. منذ عام 1949 ، بدأ الإنتاج الضخم لهذه الأفران ، لذلك أتيحت الفرصة لأي شخص يمكنه تحمل مثل هذا الشراء لشراء فرن ميكروويف لإزالة الجليد مقابل 3000 دولار فقط.

يعود أصل فكرة إنتاج أفران ميكروويف منزلية لتسخين الطعام إلى 25 أكتوبر 1955 ، عندما تم تقديم أول فرن ميكروويف للاستخدام المنزلي من قبل شركة «تابان كومباني» الأمريكية. بدأ الإنتاج التسلسلي لأفران الميكروويف المنزلية في عام 1962 من قبل شركة Sharp اليابانية ، لكن الطلب على مثل هذا المنتج المنزلي الغريب لم يكن كبيرًا.

في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، بدأ إنتاج أفران الميكروويف «ZIL» و «Elektronika» و «Maria MV» في الثمانينيات. في عام 1990 ، تم إنتاج فرن الميكروويف "Dneprianka-1" بسعة 32 لترًا ، بقوة 1.3 كيلو وات بقوة 600 واط على مغنطرون M-105-1.

وهكذا بدأ الإنتاج الضخم لأفران الميكروويف المنزلية ، والتي تتيح لك تذويب الطعام بسرعة وتسخينه وحتى طهيه. الشرط الرئيسي هو أن المنتج الموجود في فرن الميكروويف يحتوي على الماء.

مبدأ التشغيل وجهاز فرن الميكروويف

الاستنتاج هو أن الإشعاع الكهرومغناطيسي في نطاق الديسيمتر يؤدي إلى تسريع حركة جزيئات العزل (الماء) القطبية التي لها عزم ثنائي القطب معين.

عندما يتم تسريع الجزيئات ، يحدث تفاعلها تحت تأثير إشعاع الميكروويف ، أي أن المادة تمتص الإشعاع الكهرومغناطيسي ، بينما ترتفع درجة حرارة هذه المادة.

يحدث الامتصاص العازل الأمثل للإشعاع الكهرومغناطيسي بواسطة الماء بتردد 2.45 جيجاهرتز ، وهو بالضبط التردد الذي تعمل به المغنطرونات في أفران الميكروويف الحديثة.

بالمقارنة مع الأفران التقليدية ، في فرن الميكروويف ، يتم تسخين الطعام ليس فقط على السطح ، ولكن أيضًا في حجم المنتج ، لأن الموجة الكهرومغناطيسية تخترق الجسم المسخن على عمق 1.5 إلى 2.5 سم ، مما يسرع التسخين ، ويعطي متوسط ​​زيادة في درجة حرارة الطعام يساوي 0.4 درجة مئوية في الثانية.

للحصول على إشعاع الميكروويف بطول موجي معين ، يتم استخدام مغنطرون مع معلمات تصميم محسوبة خصيصًا في فرن الميكروويف. ينتقل الإشعاع الناتج عن المغنطرون عبر دليل موجي ويتركز في غرفة توضع فيها لوحة ساخنة.

الحجرة مغلقة بباب معدني يمنع انتشار موجات الميكروويف خارج حدودها. يتم تشغيل المغنطرون بشكل تقليدي من اللف الثانوي لمحول الجهد العالي (MOT) بجهد خرج 2000 فولت ، والذي يتم زيادته بواسطة دائرة مضاعفة (تتكون من مكثف وصمام ثنائي). يتم توفير تسخين كاثود المغنطرون بواسطة ملف ثانوي خاص بجهد 4 فولت من نفس المحول.

الطريقة الكلاسيكية لضبط الخصائص الحرارية لفرن الميكروويف هي نفسها المستخدمة في المكواة والسخانات المنزلية: يتم تشغيل وإيقاف المغنطرون بشكل دوري بحيث يكون متوسط ​​الطاقة الحرارية التي يتم توصيلها إلى الغرفة على شكل موجات كهرومغناطيسية يساوي ذلك الذي حدده المستخدم.

جوانب السلامة في أفران الميكروويف

وفقًا للبيانات العلمية ، فإن التأثير المباشر لموجات الميكروويف على جسم الإنسان يولد تأثيرًا حراريًا ملحوظًا ، وفي حالة التعرض لفترات طويلة (أو قوية) ، يمكن أن يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة الموضعي ويسبب حروقًا خطيرة.

لذلك ، عند كثافة طاقة الميكروويف التي تبلغ حوالي 35 ميغاواط / سم 2 ، يشعر المرء بالتسخين. يؤدي التعرض لفترات طويلة بكثافة طاقة تزيد عن 100 ميغاواط / سم 2 إلى إعتام عدسة العين وقد يؤدي إلى عقم مؤقت.

يعتبر مستوى كثافة الميكروويف البالغ 10 ميجاوات / سم 2 آمنًا. يتم تطبيقه مباشرة على أفران الميكروويف ، وفقًا للمعايير الأوروبية ، على مسافة 5 سم من فرن الميكروويف ، يجب ألا يتجاوز مستوى كثافة الطاقة القصوى 1 ميجا واط / سم مربع ، وعلى مسافة 50 سم من الفرن ، يجب أن يكون لا يزيد عن 0 .01 ميغاواط / متر مربع سم. سم وهذه المعايير هي بالضبط التي تلبي أفران الميكروويف الحديثة أثناء إنتاجها.

بالمناسبة ، يمنع باب الفرن المفتوح دائمًا تنشيطه ، أي يجب ألا يعمل فرن الميكروويف أبدًا مع فتح الباب.

الآن لتأثير موجات الميكروويف على المواد الموصلة للكهرباء (خاصة المعادن). الموجة بالطبع لا تخترق الأجسام المعدنية ، لكنها قادرة على إحداث التيارات المستحثة في المعدن ، بما في ذلك التيارات إيدي، والتي بدورها تسخن المعدن بقوة.

لهذا السبب ، لن تتمكن من تسخين الطعام بفاعلية في وعاء معدني باستخدام فرن الميكروويف. ماذا يمكننا أن نقول عن الأطباق ذات الأنماط والحواف المعدنية التي تتلف بسهولة بواسطة موجات الميكروويف (من التيارات الدوامية المستحثة) التي تفسد الأطباق ببساطة.