槽波導(dǎo)諧振腔微波化學(xué)反應(yīng)器的優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、乙烯和乙炔是化學(xué)工業(yè)中最重要的基礎(chǔ)原料，隨著石油資源的日益匱乏，利用天然氣生成乙烯和乙炔已經(jīng)成為當(dāng)今世界研究的熱點(diǎn)。由于傳統(tǒng)法甲烷制C2炔需要高溫、高能，故無(wú)產(chǎn)業(yè)化前景；而利用微波化學(xué)方法從甲烷偶聯(lián)制C2炔有著明顯的優(yōu)越性。但目前的微波化學(xué)實(shí)驗(yàn)主要是在矩形波導(dǎo)或矩形波導(dǎo)構(gòu)成的諧振腔內(nèi)進(jìn)行的，從而存在微波化學(xué)反應(yīng)用諧振腔體積小，C2炔產(chǎn)量低等缺陷。針對(duì)這種缺陷，本論文提出了槽波導(dǎo)諧振腔結(jié)構(gòu)的微波化學(xué)反應(yīng)器，并對(duì)槽波導(dǎo)諧振腔微波化學(xué)反應(yīng)器進(jìn)

2、行了詳細(xì)分析和優(yōu)化。本論文的研究?jī)?nèi)容有主要以下兩點(diǎn)：
　　 1.在中心頻率為2.45GHz的條件下，利用橫向諧振法分別對(duì)矩形和圓形槽波導(dǎo)的色散特性進(jìn)行理論分析推導(dǎo)，得到相應(yīng)的色散方程。并利用MATLAB軟件編程計(jì)算，得到矩形和圓形槽波導(dǎo)的截止特性和波導(dǎo)波長(zhǎng)，通過(guò)與其他文獻(xiàn)的比較，驗(yàn)證了本文求解槽波導(dǎo)傳輸特性的方法和編程計(jì)算的正確性和有效性。另外，還利用MATLAB軟件編程對(duì)矩形和圓形槽波導(dǎo)諧振腔進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到其歸一化截止波長(zhǎng)

3、趨于一個(gè)穩(wěn)定值時(shí)所對(duì)應(yīng)的腔體結(jié)構(gòu)尺寸。
　　 2.根據(jù)理論分析，在中心頻率為2.45GHz，功率為1W條件下，利用基于有限元法的HFSS軟件分別對(duì)矩形和圓形槽波導(dǎo)諧振腔微波化學(xué)反應(yīng)器進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)。從仿真計(jì)算結(jié)果來(lái)看，不僅驗(yàn)證了橫向諧振法求解結(jié)果的正確性，而且得到最優(yōu)結(jié)構(gòu)尺寸的微波化學(xué)反應(yīng)器。在最優(yōu)結(jié)構(gòu)尺寸下，矩形槽波導(dǎo)諧振腔微波化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)的最大電場(chǎng)強(qiáng)度可達(dá)到104V/m，且區(qū)域較大；而圓形槽波導(dǎo)諧振腔微波化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)的最大電