微波熱利用過程中能量利用效率及介質(zhì)吸波特性的試驗(yàn)研究.pdf

1、微波最早于20世紀(jì)30年代發(fā)展起來并最早被應(yīng)用于通信行業(yè)之中。隨著微波技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)微波能的應(yīng)用和微波加熱特性的認(rèn)知不斷深入，微波加熱應(yīng)用技術(shù)不斷向縱深發(fā)展，微波能的應(yīng)用范圍也在不斷地被擴(kuò)大并在一些新的領(lǐng)域被應(yīng)用。目前，微波加熱已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在冶金、化工、石油、食品加工、醫(yī)藥等行業(yè)。微波加熱是一種新型的加熱方式，它通過物料的能量耗散而對(duì)介質(zhì)進(jìn)行直接加熱，具有選擇性加熱、快速加熱、體積加熱和縮短反應(yīng)時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)。因而，開展微波加熱

2、的研究對(duì)于更加深入的了解微波加熱特性，高效利用微波能具有十分重要的意義。
　　微波加熱伴隨兩個(gè)能量轉(zhuǎn)化過程，即從電能到微波能和從微波能到熱能的轉(zhuǎn)化。關(guān)于兩個(gè)過程轉(zhuǎn)化機(jī)理研究已十分充分，但目前關(guān)于微波加熱過程中能量轉(zhuǎn)化效率還缺乏定量的研究數(shù)據(jù)，有關(guān)影響加熱過程中轉(zhuǎn)化效率的因素也缺乏一定的認(rèn)識(shí)?；诖耍疚囊运鳛榈湫徒橘|(zhì)，設(shè)計(jì)了試驗(yàn)臺(tái)架定量測(cè)定了不同因素下電能到微波能以及微波能到熱能的轉(zhuǎn)化效率，分析并研究了微波能量利用率的變化規(guī)律，

3、從而為微波加熱效能的優(yōu)化提供了依據(jù)。同時(shí)，在微波加熱領(lǐng)域，介質(zhì)的微波吸收特性的研究受到越來越多的關(guān)注。介質(zhì)吸波特性的強(qiáng)弱直接影響介質(zhì)在微波場(chǎng)中的溫升行為。同時(shí)，強(qiáng)吸波介質(zhì)在微波煅燒領(lǐng)域及污泥處理領(lǐng)域內(nèi)的作用愈加明顯。然而，對(duì)于介質(zhì)微波吸收特性的測(cè)定方法比較單一，已有的測(cè)定方法也存在著較多問題。本文通過對(duì)介質(zhì)熱能的測(cè)定定量比較了幾種常見介質(zhì)的微波吸收能力。該方法有效地表征并分析了影響介質(zhì)吸波特性的因素，為深入研究介質(zhì)微波吸收特性規(guī)律提供了

4、基礎(chǔ)。
　　首先，論文以水作為主要的加熱介質(zhì)，對(duì)微波加熱過程中消耗的電能以及產(chǎn)生的微波能和熱能進(jìn)行定量的測(cè)定。在保證其他試驗(yàn)條件不變的情況下，分析了微波輸出功率、加熱時(shí)間、介質(zhì)的體積、種類以及擺放位置對(duì)能量利用效率的作用規(guī)律，對(duì)影響能量利用效率的因素進(jìn)行了理論分析，發(fā)現(xiàn)在本文的微波加熱系統(tǒng)中，從凈電能到微波能的轉(zhuǎn)化效率η1保持在0.6左右。這個(gè)數(shù)值表明所用的微波系統(tǒng)仍有較大的提升空間。介質(zhì)最終吸收的有效熱能和微波能到有效熱能的轉(zhuǎn)化

5、效率η2則會(huì)由不同影響因素的改變產(chǎn)生明顯的數(shù)值改變。介質(zhì)在微波腔體中的位置，加熱介質(zhì)的種類，加熱時(shí)間，微波輸出功率以及加熱介質(zhì)容器的幾何外形可能都會(huì)成為影響η2的因素。
　　其次，研究了基于不同介質(zhì)在微波場(chǎng)中的微波吸收特性，提出了一種有效準(zhǔn)確測(cè)定微波吸收能力的方法。選取石蠟油作為蓄熱載體，將介質(zhì)分散在石蠟油中，通過石蠟油和介質(zhì)的熱能對(duì)介質(zhì)微波吸收能力進(jìn)行比較，分析了介質(zhì)質(zhì)量，微波功率及粒徑等因素對(duì)于微波吸收特性的影響，考察了微波條