【摘要】：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)時間等優(yōu)點。因而,開展微波加熱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(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�；诖�,本文以水作為典型介質(zhì),設(shè)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(zhuǎn)化效率,分析并研究了微波能量利用率的變化規(guī)律,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(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)在微波場中的溫升行為。同時,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,對于介質(zhì)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(zhì)熱能的測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)律提供了基礎(chǔ)。首先,論文以水作為主要的加熱介質(zhì),對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(zhì)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(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)化效率η2則會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成為影響η2的因素。其次,研究了基于不同介質(zhì)在微波場中的微波吸收特性,提出了一種有效準(zhǔn)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(zhì)分散在石蠟油中,通過石蠟油和介質(zhì)的熱能對介質(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于微波吸收特性的影響,考察了微波條件下介質(zhì)吸波特性的作用規(guī)律。微波加熱以及不同微波吸收能力介質(zhì)的應(yīng)用在材料處理、化合物分解及廢棄物處理方面顯示出很強(qiáng)的優(yōu)越性。研究吸波介質(zhì)與微波相互作用的機(jī)制,對于開展吸波材料的應(yīng)用,開發(fā)在常規(guī)加熱條件下無法實現(xiàn)的加熱新技術(shù)擁有十分重要的意義。
【圖文】：

．３試驗材料選擇逡逑．３．１微波能量利用率n,定試驗材料銀取逡逑本試驗主要用到的材料為去離子水，同時用到甘油Ｗ及石蠟油作為吸波能同的介質(zhì)來對試驗結(jié)果進(jìn)行比較。逡逑水作為一種微波吸收能力很強(qiáng)的介質(zhì)，在測定不同因素對于微波能到熱能化效率方面可レッ觀察到明顯的規(guī)律性，，進(jìn)而可Ｗ較為明顯地分析出各因素對量轉(zhuǎn)化效率的影響。為了防止水中其他雜質(zhì)對測量結(jié)果的影響，試驗選取了度的去離子水。同時，試驗選取了其他兩種微波吸收能力完全不同的物質(zhì)作被測介質(zhì)來考察介質(zhì)由于微波吸收能力不同而對能量利用效率產(chǎn)生的影響，它分別是甘油和石蠟油。這Ｈ種物質(zhì)的微波吸收能力大小依次是去離子水＞邋肯油＞

為了避免有較大的溫升。本文選擇了Ｈ種介質(zhì)各５００ｇ，微波設(shè)定輸出功率為逡逑１２００Ｗ，加熱時間為２ｍｉｎ。逡逑圖３－１１為該工況下Ｈ種介質(zhì)吸熱量，可Ｗ看出同工況下去離子水和甘油表逡逑現(xiàn)出較強(qiáng)的微波吸收能力。圖３－１２顯示了Ｈ種介質(zhì)轉(zhuǎn)化率１１＾化，和ｎ。蘭種介逡逑質(zhì)的凈電能到微波能的轉(zhuǎn)化率ｒｉｉ都在６１％左右，可見不同的介質(zhì)不會對化產(chǎn)生逡逑影響。去離子水和甘油的微波能到熱能轉(zhuǎn)化率１１２最高，在６１％左右，表現(xiàn)出很逡逑好的微波吸收特性，而石蠟油的僅為２％。根據(jù)試驗結(jié)果，去離子水被選為試逡逑驗當(dāng)中主要考察的微波加熱介質(zhì)。逡逑介質(zhì)的微波吸收能力主要和介質(zhì)本身的相對介電常數(shù)Ｗ及有效介電損耗因逡逑子有關(guān)［４８］，當(dāng)溫度和磁場改變時這兩個系數(shù)都會發(fā)生變化。水和石蠟油的相對逡逑介電常數(shù)不同但在加熱過程中表現(xiàn)出相同的加熱效果，這可能是由于它們有效介逡逑電損耗因子不同造成的。因而，本文的測試方法可在一定的溫度區(qū)間內(nèi)測量不逡逑同介質(zhì)的微波吸收能力。逡逑Ｓ：１邐Ｉ邐Ｉ逡逑Ｉ－邐Ｉ邐Ｉ邐＾逡逑Ｉ邋３０；邐Ｉ邐Ｉ邐－逡逑｜２。－邐Ｉ邐Ｉ
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN015

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 Yanpeng Mao;Zhenqian Xi;Wenlong Wang;Chunyuan Ma;Qinyan Yue;;Kinetics of Solvent Blue and Reactive Yellow removal using microwave radiation in combination with nanoscale zero-valent iron[J];Journal of Environmental Sciences;2015年04期

本文編號：2557843