微波加热与干燥的计算方法

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-07-02 原文发表:2007-07-02 人气:3

在设计或选用微波加热设备时，先要估算一下设备的功率容量。首先要取得几个必要的数据：

1）加工物料的比热C。水的比热为1千卡/公斤/℃左右；
2）每小时要加工的物料重量W；
3）每小时要求蒸发的液体重量W’；
4）蒸发液体的汽化潜热Q，水的汽化热为540 千卡/公斤；
5）加工物料的介电常数ε。一般物料的介电常数为1～5。水的介电常数为80，玻璃及陶瓷根据不同的材料为2～2000甚至更大；
6）加工物料的介质损耗tgδ。一般在0.05~0.3之间，玻璃及陶瓷0.01~0.5。
a. 物料加热所耗用的微波功率：
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式中 P －耗用的微波功率，千瓦；
△T －物料的温升，度；
C －物料的比热，千卡/公斤/℃
W －物料的重量，公斤；
t －微波作用的时间，小时
b. 物料干燥需耗用的微波功率

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式中 P －耗用的微波功率，千瓦；
Q －液体蒸发潜热，或汽化热。水为540千卡 / 公斤；
其它参数同上式
c. 电源总功率的估算：
根据以上二式所算出的功率P为理想情况下所需要的微波功率，实际上在微波加热器内，微波功率不可能全部为物料所吸收，将有一部分给加热器本身消耗，一部分损耗在馈送微波的波导内。使用行波型加热器时，未被物料吸收完的功率在终端被水负载所吸收，因此选择微波设备时，考虑到吸收效率，应适当加大容量。
P’ = P /η
式中 P’－选择的微波加热设备功率容量，千瓦；
P －计算得到的微波功率，千瓦；
η －微波吸收效率，一般在50％～ 80％左右。

由于微波电子管将直流电能转换成微波能时，本身要消耗一部分电能，加热电子管阴极要消耗电能，电磁铁也消耗少量电能。因此微波加热设备所消耗的电源总功率就是上述这些部分的总和。

d 物料在不同微波频率下其吸收的微波功率：

P＝(1/1.8 ) fE2εr tgδ*10－2
式中 P －单位体积的物料所吸收的功率，瓦/厘米3；
f －微波频率，赫；
E －电场强度，伏 / 厘米；
tgδ－介质损耗系数；
εr －物料的介电常数。

由于电场强度在实际上难以测量得到，只能大略折算。例如，在矩形波导中，由于其阻抗为377欧姆，如微波功率为P（瓦），波导窄面尺寸为b（厘米）则

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物料温升计算：

式中 f －微波频率，赫；
E －电场强度，伏 / 厘米；
tgδ－介质损耗系数；
εr －物料的介电常数；
d －物料的密度，克/厘米3；
C －比热，卡/克/度。
以上时一般的计算方法，在实际推广应用中，我们是通过试验来判断物料对微波吸收的情况。因此，限于我国目前的水平，许多物料的tgδ没有设备进行测量。根据经验一般按每千瓦微波功率每小时去水 0.8 ～ 1.2 公斤估算实际所需的微波功率大小。

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