微波熱利用過程中能量利用效率及介質吸波特性的試驗研究.pdf

1、微波最早于20世紀30年代發(fā)展起來并最早被應用于通信行業(yè)之中。隨著微波技術的不斷發(fā)展，人們對微波能的應用和微波加熱特性的認知不斷深入，微波加熱應用技術不斷向縱深發(fā)展，微波能的應用范圍也在不斷地被擴大并在一些新的領域被應用。目前，微波加熱已經被廣泛地應用在冶金、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介質進行直接加熱，具有選擇性加熱、快速加熱、體積加熱和縮短反應時間等優(yōu)點。因而，開展微波加熱

2、的研究對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。
　　微波加熱伴隨兩個能量轉化過程，即從電能到微波能和從微波能到熱能的轉化。關于兩個過程轉化機理研究已十分充分，但目前關于微波加熱過程中能量轉化效率還缺乏定量的研究數(shù)據(jù)，有關影響加熱過程中轉化效率的因素也缺乏一定的認識?；诖?，本文以水作為典型介質，設計了試驗臺架定量測定了不同因素下電能到微波能以及微波能到熱能的轉化效率，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，在微波加熱領域，介質的微波吸收特性的研究受到越來越多的關注。介質吸波特性的強弱直接影響介質在微波場中的溫升行為。同時，強吸波介質在微波煅燒領域及污泥處理領域內的作用愈加明顯。然而，對于介質微波吸收特性的測定方法比較單一，已有的測定方法也存在著較多問題。本文通過對介質熱能的測定定量比較了幾種常見介質的微波吸收能力。該方法有效地表征并分析了影響介質吸波特性的因素，為深入研究介質微波吸收特性規(guī)律提供了

4、基礎。
　　首先，論文以水作為主要的加熱介質，對微波加熱過程中消耗的電能以及產生的微波能和熱能進行定量的測定。在保證其他試驗條件不變的情況下，分析了微波輸出功率、加熱時間、介質的體積、種類以及擺放位置對能量利用效率的作用規(guī)律，對影響能量利用效率的因素進行了理論分析，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化效率η1保持在0.6左右。這個數(shù)值表明所用的微波系統(tǒng)仍有較大的提升空間。介質最終吸收的有效熱能和微波能到有效熱能的轉化

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