“仰韶-Ⅰ”微波化學(xué)實驗系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、微波化學(xué)是研究在化學(xué)中應(yīng)用微波的一門新興的前沿交叉學(xué)科，而微波化學(xué)反應(yīng)器則是整個微波化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的關(guān)鍵，它的設(shè)計既是一個涉及多學(xué)科交叉的問題，也是一個復(fù)雜的工程問題。 本實驗采用尺寸較大的BJ-9矩形波導(dǎo)，設(shè)計研制了一種低成本的行波型波導(dǎo)反應(yīng)器——“仰韶－Ⅰ”微波化學(xué)實驗系統(tǒng)。該系統(tǒng)工作頻率為915MHz，低于另一常用的微波工業(yè)頻率2450MHz，波長相對較長，因此場分布均勻區(qū)域較大。通過測量入射功率和透射功率可以對置入該反應(yīng)器

2、中的化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)吸收的功率進行精確的定量分析，為深入分析微波化學(xué)反應(yīng)的機理提供可靠的依據(jù)?！　♂槍Ρ菊撐乃治龅牟▽?dǎo)反應(yīng)器，采用時域有限差分法(FDTD)分析了波導(dǎo)內(nèi)的電磁場分布，并對穩(wěn)態(tài)場進行了研究，提出了兩種計算矩形波導(dǎo)S參數(shù)的實用方法——坡印廷矢量方法和駐波比法。并將這兩種方法與傳輸線理論計算的|S11|進行了比較，結(jié)果表明這兩種方法都是可行的。　　本論文對所設(shè)計的波導(dǎo)型微波化學(xué)反應(yīng)實驗系統(tǒng)進行了數(shù)值模擬分析。計算了該反應(yīng)器各

3、開孔處的漏能，結(jié)果表明漏能遠遠小于1mW/cm2，該反應(yīng)系統(tǒng)是安全的。通過在波導(dǎo)中加柱狀水負載，模擬了反應(yīng)器中放入稀溶液化學(xué)反應(yīng)物時的場及功率分布情況，分析了水負載半徑不同時對系統(tǒng)的影響。模擬結(jié)果表明水負載的半徑越小，其中的場強及功率分布也就越均勻，且水中部的功率強于上下端的功率分布。對于大部分以水做溶劑的稀化學(xué)反應(yīng)溶液，其復(fù)介電常數(shù)依賴于溫度的變化。本文計算了不同溫度下水的復(fù)相對介電常數(shù)，并對應(yīng)每個溫度，計算了加載燒杯半徑不同的水負載