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河北祥鹄科学仪器有限公司

微波加热均匀性介绍

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【摘要】:
前沿微波加热运用介电损耗原理,采用整体加热的方式,通过分子极化和离子导电2个效应对物料进行直接加热,具有加热迅速和热效高的特点,在食品加工、生物制药、石油化工、冶金等耗能领域有着显著的优势。例如,在合成实验的微波辅助加热过程中,快速的微波加热可以提升整体反应速率。然而,在微波加热过程中可能会产生不均匀的温度分布,使物料内部出现过热区域,导致微波实验中重现性低,制约微波能的有效应用。本文介绍微波加热
前言

微波加热运用介电损耗原理,采用整体加热的方式,通过分子极化和离子导电这2种效应对物料进行直接加热,具有加热迅速和热效高的特点,在食品加工、生物制药、石油化工、冶金等耗能领域有着显著的优势。


例如,在微波辅助加热合成实验过程中,快速的微波加热可以提升整体反应速率。同时在微波加热的升温过程中,温度分布可能会产生一定差异,组分内介电损耗大的部分会优先被微波加热,出现满天星效应,带动反应体系整体一起被微波加热。


本文介绍微波加热过程中受热物料温度分布均匀性的影响因素。

 

微波加热的电特性和影响因素复杂

 

微波加热过程中存在显著的电特性,如电导率、介电常数、磁导率等都是温度的非线性函数,对物料受热均匀性产生影响。

谐振腔内的电场强度受输入功率控制,其分布特性与腔体尺寸、物料形状和大小、物料位置等相关;在不同电场分布情况下,物料温度的均匀性分布会发生变化。

除此,还存在其他因素,这些因素都会影响物料成分与微波能量相互作用的程度,对微波加热产生其独特的效果。

 

微波加热模型-传热方程

 

微波加热模型研究成果已有很多,如Knoerzer等人在研究物料微波加热过程中,忽略水分损失建立了传热方程。

 

图片.png

从传热方程可知,影响微波加热均匀性的因素有多种,包括:
介电性能(介电常数和介电损耗因子);
热性质(比热容和热导率);
谐振腔的参数(微波功率、腔体大小、馈ru口数量等);
受热物料的物理特性(大小、形状、密度和位置等)。

 

微波加热均匀性认识的意义

 

微波加热均匀性认识的意义在于,当采用微波性加热时,采用均匀性模型可以快速评价方法的优劣,辅助分析物料受热的均匀分布状况,提高加热效率。

 
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