微波加热技术的应用与研究进展

文章简述了微波加热的发展概况，阐述了微波加热的介电损耗机理和微波加热的特性．从微波加热与解冻、微波干燥、微波改性、微波烧结、微波杀菌等方面，介绍了微波加热技术在国内的研究与应用情况，指出微波加热技术具有广阔的发展前景，今后应重点加强微波与物料问相互作用理论、微波场中物料的传热和传质机制、微波加热工艺与设备、微波加热技术和其他技术的有机结合等方面的研究．     

微波沥青路面除冰斜角辐射喇叭天线设计

 为拓展微波加热的应用领域，对微波路面除冰进行了研究。为使辐射天线与沥青负载近距离达到较好匹配，改善加热区域，减少波导阵列的加热盲区，设计了矩形口径喇叭。在此基础上，还设计了带有不同倾斜角的斜角喇叭，测试了斜角喇叭天线在沥青混合料为加热负载时的驻波比，做了实际的加热对比实验。对实验结果进行了分析，得到不同斜角喇叭在沥青料加热中的性能和使用高度,发现15°斜角喇叭符合微波除冰等近距离加热要求。     

微波辐照对胶原蛋白三股螺旋结构的影响

胶原蛋白的三股螺旋结构是其不同于其他蛋白质的特殊结构，也是其具有特殊功能的基础，然而，胶原的三股螺旋结构易在外界条件的影响下被破坏。目前微波已被越来越多的应用于胶原蛋白的提取和改性过程，但是关于微波辐照对胶原蛋白结构影响的研究还相对较少。首先从牛跟腱中提取胶原蛋白，然后采用0.5 mg·mL-1的胶原蛋白溶液在30 ℃下以微波辐照保温为实验样，水浴加热和未经加热处理为对比样，最后采用紫外-可见光谱、傅里叶变换红外光谱、圆二色谱以及荧光发射光谱等方法，对不同加热方法中胶原蛋白的三股螺旋结构和超分子结构进行表征，研究了微波辐照对胶原蛋白结构的影响。实验结果表明，在低于胶原变性温度的条件下，无论是微波辐照还是水浴加热都不会破坏胶原蛋白的三股螺旋结构，也不会使胶原蛋白变性。但是，与水浴加热相比，微波辐照会对胶原蛋白的聚集行为产生抑制作用。微波辐照对胶原蛋白的作用既有与常规加热相同的热效应，又有常规加热过程中不存在的非热效应，非热效应表现为抑制胶原蛋白的聚集行为。研究结果可为微波场中胶原蛋白结构和性质的变化提供科学依据。     

微波混合加热技术及应用前景

报道了氧化锆和氧化硅陶瓷材料的微波烧结实验结果,并详细讨论了微波混合加热技术在陶瓷材料微波烧结中的应用。     

微波加热技术与微波炉

1微波的热效应①从微波到微波炉微波根据电磁波的频率,人们把电磁波分为不同频段.处于300MHz-300GHz频段的电磁波,称微波.微波是人类最早接触的电磁波之一.微波热效应的发现产生大功率微波的元件叫做磁控管,第二次世界大战时期,美国的雷声公司承担了为英国的雷达设施制造磁控管     

加热方式对真空冷冻干燥过程的影响

以平板状饱和牛肉为对象，对不同供热方法下冷冻干燥过程的传热传质进行了数值计算与实验研究，分析比较了表面加热与微波加热两种供热方式对冻干过程的影响，为冻干过程中供热方式的选择提供了理论依据及分析方法。     

家用微波炉

本文扼要叙述微波加热的基本原理，方法和特点，介绍微波炉箱的基本结构和烹调食品应注意的事项。     

高功率微波加热三维温度模型仿真与验证（英文）

微波加热不均匀性一直以来都是从事微波加热控制方向研究人员心目中的热点问题。根据微波加热装置的物理结构建立了炉内各层表面的温度静态差分模型结合实验以求得微波加热的实际功率。再基于传热学的有限差分法建立三维空间中的温度分布模型,利用MATLAB以及COMSOL仿真对比验证了模型的有效性。假定微波均匀加热求得被加热介质的平衡温度与不均匀加热时的温度进行比对以找出微波加热过程中介质的部分温升平衡点,最后互相比对找出最优点为控制对象进行专家PID(proportion-integral-derivative)微波加热。实验结果表明,该方法能较为精确地测量出被加热介质任何时刻的平衡温度,使得微波加热在工业生产上有着更加广泛的应用。     

基于微波加热对纯水氢键结构的拉曼光谱研究

微波非热效应是指除了热效应以外的其他效应,如电效应和磁效应。微波化学在有机合成中起着重要的作用,其是否存在微波非热效应一直存在争议。通过对纯水在两种不同加热方法(油浴和微波)下的拉曼光谱分析,来验证微波非热效应的存在。发现,微波电场对纯水中氢键的破坏要比传统加热更加的强烈。通过分析纯水中各种氢键结构的变化,总结出微波电场对纯水的作用机理,以及微波非热效应对纯水结构的影响。     

随机相位和随机频率微波加热效应的数值模拟

 利用时域有限差分法（FDTD）并结合蛙跳技术，通过联合求解Maxwell方程组和热传导方程，模拟了水的微波加热过程，计算了烧杯中的水的温度分布；研究了随机相位和随机频率微波功率源合成时水的加热情况，对比了随机相位和随机频率非相干微波功率源与相干微波功率源作用下水的吸热和温升。计算结果表明，随机相位功率源进行合成时，烧杯中的水温分布更均匀，水所吸收的热量也较相干功率源合成加热时有较大增加；而随机频率功率源进行合成时，加热效果没有明显的变化。     

微波场对(Ba,Sr)3MgSi2O8：Eu2+,Mn2+荧光粉中Mn2+ 660 nm红光能量传递的影响

研究了2.45 GHz微波灼烧(Ba,Sr)₃MgSi₂O₈：Eu²⁺,Mn²⁺荧光粉的非热效应对Mn²⁺离子660 nm红光发射强度的影响。在相同的加热温度条件下,增加微波场的输出功率,微波非热效应导致Eu²⁺离子蓝光的跃迁概率增加,Eu²⁺通过(Ba,Sr)₃MgSi₂O₈基质晶格把能量传递给Mn²⁺,进而使Mn²⁺的跃迁概率增加,导致红光发射增强。提出了一种微波场非热效应对能量传递影响的新观点,认为在微波加热过程中强微波磁场可能会对像Mn²⁺这样具有顺磁性的激活剂离子的能级结构和能量传递性质产生干扰作用。     

一种微波加热装置的风冷散热研究

微波加热装置工作过程会散发大量的热量,如果不能及时排出,会造成输出功率的下降.本文以九个磁控管加热单元组成的微波加热装置为研究对象,首先提出一种风冷散热结构设计,接着通过Fluent热仿真软件验证结构设计的合理性,然后通过对比分析加热装置进风口位置、面积大小等因素对散热效果的影响,对散热结构进行改进,进一步提高了内部磁...     

微波加热和粉碎电磁波加热的区别

微波加热过程主要利用微波的波动性,在加热过程中伴随着趋肤效应.粉碎电磁波加热过程主要利用电磁波的粒子性,在加热过程中的趋肤效应变得很小,同时粒子穿透过程变得很强.在实验过程中还发现有电子浓度起伏的金属表面而会使周围空气温度降低的电子致冷现象.     

微波辐射炼焦煤中噻吩硫结构的非热效应研究

采用XANES和XPS解析山西炼焦煤中有机硫的赋存特征,选择与煤中结构匹配的噻吩硫模型化合物进行微波辐射和水浴加热,通过Raman光谱比较研究两者对模型化合物中含硫结构的作用机制,利用Materials Studio构建、优化模型化合物结构,用密度泛函理论计算模拟微波场中模型化合物分子构型参数,解析含硫结构对微波的响应机理。结果表明：噻吩硫是炼焦煤中有机硫最主要的赋存形式。微波辐射后,模型化合物碳硫键和硫硫键的Raman谱吸收峰发生红移,温升速度快的模型化合物红移较小;相同温升的水浴加热后,几乎没有红移现象。微波能量不足以使模型化合物中碳硫键和硫硫键断裂,但能够改变分子构型,模型化合物含硫键在微波场中可能存在某种过渡态。微波作用对煤中噻吩硫结构存在非热效应。     

介质中的电磁能量损耗及其应用

利用麦克斯韦方程组导出了在简谐交变外场中,电磁能量损耗的功率密度表达式,该损耗功率密度由介质的相对介电常数的虚部、磁导率的虚部、外场频率和外场的强度决定.并根据电磁能量损耗分析了微波加热原理,得到了微波场中的热能平衡方程.不仅有助于提高人们对电磁场与物质相互作用的认识,且对相关的理论研究和技术应用有一定的指导意义.     

基于反向传播神经网络PID的高功率微波炉温度控制

针对现有10 kW高功率工业微波炉,采用继电器作为控制执行器,在使用传统控制方法加热时,温度存在较大超调和明显振荡,系统温度稳定性较低,为解决上述问题将反向传播神经网络PID(BPNNPID)控制引入到该装置微波加热温度控制中,并以自来水为加热对象进行仿真对比与实验验证。首先,利用现有输入输出实验数据,建立工业微波炉温度控制模型;其次,运用MATLAB/SIMULINK搭建高功率工业微波炉温度控制系统并进行仿真对比实验;最后,实验验证BPNNPID控制方法在加热5 kg自来水时工业微波炉的温度控制性能,实验结果表明,较常规PID、模糊PID控制,该方法在微波加热过程中对媒质温度控制超调更小且未发生明显温度振荡,有效改善了高功率工业微波炉工作时的系统温度稳定性,有助于提高产品质量和安全性能。     

利用高频电磁场加热流体的实验研究

介绍了利用高频电磁场加热流体的实验。其原理是利用铁磁质在高频电磁场中和生涡流的热效应,当流体通过被加热的铁芯后进行热交换,实现了对流体进行动态加热。     

脉冲宽度对PIN限幅器微波脉冲热效应的影响

通过数值求解半导体方程组仿真了高功率微波脉冲作用下的PIN二极管,研究了高功率微波脉冲的脉冲宽度对其烧毁的影响。发现脉冲宽度在ns至μs量级时,脉冲功率随脉冲宽度上升而下降,并且近似成反比。在此基础上,基于PIN二极管的Leenov模型和电路的戴维南定理对其机理进行了分析。在脉冲宽度由ns向μs量级变化中,器件热效应由绝热加热转为有热传导的加热;与此同时,其实际吸收功率由与入射功率成正比转为与入射功率开方成正比;此二者共同作用导致了脉冲宽度对烧毁影响。     

微波激励源方案设计

在托卡马克实验装置上进行等离子体低杂波电流驱动和加热实验，需要输入兆瓦量级的微波功率。这是由多只大功率速调管并联运行而实现的，而这些速调管需要前级微波激励源进行驱动。我们目前使用的微波激励源经过十几年的使用，元器件老化和磨损严重，导致了整个设备工作性能的明显下降，不能满足低杂波电流驱动和加热实验的多管并联运行的实验要求。因此有必要设计一个新的微波激励源，工作部件全部采用固态微波器件，稳幅控制。模块化设计采用多路输出，新增加微波相位多路控制，以满足以后实验中低杂波电流驱动和加热两种不同工作方式的需求。     

微波促进含铬废渣催化H2O2降解甲基橙溶液研究

偶氮染料废水中含有铬等重金属和偶氮类难降解有机物,使废水的色度大、可生物降解性低,从而形成了难处理的复合污染废水.文章研究了微波辐射下铬渣催化氧化降解甲基橙溶液中COD去除率和脱色率,探索了微波功率、微波辐射时间、pH值、铬渣用量、H2O2浓度、甲基橙浓度等对降解性能的影响,并测定了甲基橙溶液处理前后的紫外-可见光谱图.微波促进铬渣催化甲基橙溶液脱色是羟基自由基破坏偶氮键结构.有机废水中的某些过渡金属离子可作为高级氧化技术处理有机污染物降解中的催化剂,可减少化学处理药剂的使用量,降低复合污染废水的处理成本.铬渣中溶解性铬离子与H2O2形成类Fenton体系,产生羟基自由基(·OH)矿化甲基橙.利用微波加热的热效应和非热效应,能大大促进有机物的矿化速率.微波辐射能提高催化过程中H2O2的利用效率,减少氧化剂的使用量.酸性条件有利于类Fenton试剂产生羟基自由基.在微波频率2 450 MHz、微波功率700 W、微波辐射时间3 min、pH值为3、铬与H2O2的摩尔浓度比为1:56.8的实验条件下,降解1 000 mg·L-1的甲基橙溶液,其脱色率和COD去除率分别达到88%和85%.