CN114222388B - 腐蚀液体加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了腐蚀液体加热装置，属于微波应用技术领域，包括微波源、矩形波导、矩圆波导转换器、圆波导和进液管；所述微波源用于向矩形波导输入微波；所述矩圆波导转换器用于将矩形波导内的微波传递至圆波导；所述圆波导竖直设置；所述进液管用于从圆波导顶部输入腐蚀液体，使腐蚀液体流径沿着圆波导轴心向下；所述圆波导和腐蚀液体流径存在间隙。本发明的腐蚀液体加热装置，避免液体腐蚀微波器件，同时实现液体连续高效加热。

Description

腐蚀液体加热装置

技术领域

本发明属于微波应用技术领域，具体地说涉及腐蚀液体加热装置。

背景技术

现有的腐蚀液体加热，均采用接触式加热，例如对较冷的低浓度或高浓度盐酸溶液进行利用时，需要先进行加热提高液体温度，而一般的加热方式采用的是电接触加热或者接触式换热，这种方式是直接对液体池内的腐蚀液体整体进行加热，加热设备腐蚀严重，而且加热不均匀，靠近加热设备的腐蚀液体温度高，远离加热设备的腐蚀液体温度低，并且加热的腐蚀液体需要整体达到目标温度后才能够加以利用，无法连续加热，加热效率低。

微波加热具有加热速度快、加热均匀等优点，广泛应用于各种加热领域。但腐蚀液体和微波器件接触，也容易腐蚀导致微波器件使用寿命变短。矩圆波导转换器是一种实现矩形波导端口与圆波导端口之间过渡转换的波导结构，例如专利号为CN201420548350.7、CN201711167404.X等大量专利均公开了各种可以实现矩形波导内微波向圆波导传输的矩圆波导转换器，郭乐田、黄文华、孙钧、宋志敏、邢笑月在《强激光与粒子束》发表的《圆波导TM01-矩形波导TE10模式转换器》等大量论文也均公开了各类矩圆波导转换器，同样现有市场上也均可以根据需要直接购买到各类矩圆波导转换器。矩圆波导转换器是现有技术中非常成熟的技术。另外，专利号为CN202023007835.X的专利，公开了对动态负载做到实时、快速并且稳定的匹配微波自动调配装置。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足之处提供腐蚀液体加热装置，拟解决现有腐蚀液体加热容易腐蚀加热设备、加热效率低且不均匀，无法实现连续加热等问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

腐蚀液体加热装置，包括微波源1、矩形波导2、矩圆波导转换器3、圆波导4和进液管5；所述微波源1用于向矩形波导2输入微波；所述矩圆波导转换器3用于将矩形波导2内的微波传递至圆波导4；所述圆波导4竖直设置；所述进液管5用于从圆波导4顶部输入腐蚀液体，使腐蚀液体流径6沿着圆波导4轴心向下；所述圆波导4和腐蚀液体流径6存在间隙。由上述结构可知，微波源1用于产生微波能量，微波在矩形波导2内传输，然后通过矩圆波导转换器3输入至圆波导4，根据圆波导4的特性，微波在圆波导4传输时会沿着其轴心形成强电场，使轴心温度最高。而进液管5用于从圆波导4顶部输入腐蚀液体，受重力影响，使腐蚀液体流径6沿着圆波导4轴心向下，此时腐蚀液体处于微波加热的温度最高区域，使腐蚀液体能够高效加热。由于微波加热自身的特性，与电加热或换热方式相比，对腐蚀液体加热的更均匀。腐蚀液体可以边流动边加热，实现连续加热，而不需对整个液体池进行加热，需要多少加热多少，达到节约能源的目的。圆波导4和腐蚀液体流径6存在间隙，这种非接触式加热减缓了微波器件被腐蚀的程度。

进一步的，所述圆波导4内壁设有脊柱7；所述脊柱7为圆柱状；所述脊柱7中心设有贯穿脊柱7上下两端的圆锥形腔8；所述圆锥形腔8从上往下逐渐扩大；所述腐蚀液体流径6和圆锥形腔8内壁存在间隙。由上述结构可知，圆波导4内壁设有脊柱7，脊柱7对电场进行约束，脊柱7使圆波导4轴心强电场更强，聚集区域更小，可以对圆波导4轴心区域的腐蚀液体流径6进行高效加热。腐蚀液体在下落过程中，腐蚀液体流径6从上往下呈径向扩大的趋势，圆锥形腔8从上往下也逐渐扩大，即避免了腐蚀液体流径6和圆锥形腔8内壁接触，同时也增强了圆波导4轴心强电场，使腐蚀液体高效加热。

进一步的，还包括环形器9、水负载10、复反射系数测量设备11和三个销钉调配装置12；所述环形器9第一端口连接微波源1，环形器9第二端口连接复反射系数测量设备11，环形器9第三端口连接水负载10；所述复反射系数测量设备11连接矩形波导2；所述矩形波导2上设有三个销钉调配装置12。由上述结构可知，微波源1产生的微波先进入环形器9第一端口，然后从环形器9第二端口入射至复反射系数测量设备11，环形器9使微波单向传输，反向微波被水负载10吸收，保护微波源1。复反射系数测量设备11计算出反射系数的幅度和相位信息，然后控制三个销钉调配装置12，对动态负载做到实时、快速并且稳定的匹配，使得系统的反射系数满足工程理想值，提升微波能源效益。

进一步的，所述脊柱7内设有若干个环绕圆波导4轴心的风道13。由上述结构可知，若干个环绕圆波导4轴心的风道13可以流通风流，对脊柱7等微波器件进行降温，提高使用寿命。

进一步的，所述风道13进口设在圆波导4外壁上，风道13出口设在圆锥形腔8内壁的中部。由上述结构可知，由于圆波导4轴心温度最高，且圆锥形腔8从上往下逐渐扩大，所以脊柱7上部分更接近加热的腐蚀液体，脊柱7上部分内部和内壁表面温度均较高，而脊柱7下部分更远离加热的腐蚀液体，内壁表面温度均较高，风道13出口设在圆锥形腔8内壁的中部，即可以对脊柱7上部分内部进行降温，风道13出口吹出的风流又可以对脊柱7下部分的内壁进行降温，使脊柱7整体温度降低，延长使用寿命。

进一步的，所述风道13从上往下流通风流；所有的风道13从风道13出口吹出的风流环绕腐蚀液体流径6。由上述结构可知，风道13吹出的风流不仅可以给脊柱7降温，而且若干个细小的风道13向下吹出的风柱形成隔离腐蚀液体流径6的屏障。当设备产生微量颠簸时，在腐蚀液体流径6上部分偏离轴心不大，可以避免腐蚀液体流径6接触脊柱7上部分，但腐蚀液体流径6会越往下越偏离轴心，而且腐蚀液体流径6越往下会变得越离散，风柱形成的隔离可以将腐蚀液体流径6下部分越离控制区域的腐蚀液体快速向下吹，避免接触到脊柱7，减缓对脊柱的腐蚀。由于有风柱的存在，所以可以减小圆波导4的径向尺寸，也不必担心腐蚀液体流径6接触脊柱7，而且圆锥形腔8可以做的径向尺寸更小，有利于电场聚集在圆波导4的轴心，提高加热效率。

进一步的，还包括调速风机；所述调速风机用于向风道13输入风流。由上述结构可知，调速风机可以改变风流流速，可以根据设备具体尺寸来调整风流流速。

本发明的有益效果是：

本发明公开了腐蚀液体加热装置，属于微波应用技术领域，包括微波源、矩形波导、矩圆波导转换器、圆波导和进液管；所述微波源用于向矩形波导输入微波；所述矩圆波导转换器用于将矩形波导内的微波传递至圆波导；所述圆波导竖直设置；所述进液管用于从圆波导顶部输入腐蚀液体，使腐蚀液体流径沿着圆波导轴心向下；所述圆波导和腐蚀液体流径存在间隙。本发明的腐蚀液体加热装置，避免液体腐蚀微波器件，同时实现液体连续高效加热。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明结构示意图，带风道；

附图中：1-微波源、2-矩形波导、3-矩圆波导转换器、4-圆波导、5-进液管、6-腐蚀液体流径、7-脊柱、8-圆锥形腔、9-环形器、10-水负载、11-复反射系数测量设备、12-三个销钉调配装置、13-风道。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式，对本发明进一步详细说明，但是本发明不局限于以下实施例。

实施例一：

见附图1。腐蚀液体加热装置，包括微波源1、矩形波导2、矩圆波导转换器3、圆波导4和进液管5；所述微波源1用于向矩形波导2输入微波；所述矩圆波导转换器3用于将矩形波导2内的微波传递至圆波导4；所述圆波导4竖直设置；所述进液管5用于从圆波导4顶部输入腐蚀液体，使腐蚀液体流径6沿着圆波导4轴心向下；所述圆波导4和腐蚀液体流径6存在间隙。由上述结构可知，微波源1用于产生微波能量，微波在矩形波导2内传输，然后通过矩圆波导转换器3输入至圆波导4，根据圆波导4的特性，微波在圆波导4传输时会沿着其轴心形成强电场，使轴心温度最高。而进液管5用于从圆波导4顶部输入腐蚀液体，受重力影响，使腐蚀液体流径6沿着圆波导4轴心向下，此时腐蚀液体处于微波加热的温度最高区域，使腐蚀液体能够高效加热。由于微波加热自身的特性，与电加热或换热方式相比，对腐蚀液体加热的更均匀。腐蚀液体可以边流动边加热，实现连续加热，而不需对整个液体池进行加热，需要多少加热多少，达到节约能源的目的。圆波导4和腐蚀液体流径6存在间隙，这种非接触式加热减缓了微波器件被腐蚀的程度。

实施例二：

见附图1。在实施例一的基础上，所述圆波导4内壁设有脊柱7；所述脊柱7为圆柱状；所述脊柱7中心设有贯穿脊柱7上下两端的圆锥形腔8；所述圆锥形腔8从上往下逐渐扩大；所述腐蚀液体流径6和圆锥形腔8内壁存在间隙。由上述结构可知，圆波导4内壁设有脊柱7，脊柱7对电场进行约束，脊柱7使圆波导4轴心强电场更强，聚集区域更小，可以对圆波导4轴心区域的腐蚀液体流径6进行高效加热。腐蚀液体在下落过程中，腐蚀液体流径6从上往下呈径向扩大的趋势，圆锥形腔8从上往下也逐渐扩大，即避免了腐蚀液体流径6和圆锥形腔8内壁接触，同时也增强了圆波导4轴心强电场，使腐蚀液体高效加热。

还包括环形器9、水负载10、复反射系数测量设备11和三个销钉调配装置12；所述环形器9第一端口连接微波源1，环形器9第二端口连接复反射系数测量设备11，环形器9第三端口连接水负载10；所述复反射系数测量设备11连接矩形波导2；所述矩形波导2上设有三个销钉调配装置12。由上述结构可知，微波源1产生的微波先进入环形器9第一端口，然后从环形器9第二端口入射至复反射系数测量设备11，环形器9使微波单向传输，反向微波被水负载10吸收，保护微波源1。复反射系数测量设备11计算出反射系数的幅度和相位信息，然后控制三个销钉调配装置12，对动态负载做到实时、快速并且稳定的匹配，使得系统的反射系数满足工程理想值，提升微波能源效益。

实施例三：

见附图2。在实施例二的基础上，所述脊柱7内设有若干个环绕圆波导4轴心的风道13。由上述结构可知，若干个环绕圆波导4轴心的风道13可以流通风流，对脊柱7等微波器件进行降温，提高使用寿命。

所述风道13进口设在圆波导4外壁上，风道13出口设在圆锥形腔8内壁的中部。由上述结构可知，由于圆波导4轴心温度最高，且圆锥形腔8从上往下逐渐扩大，所以脊柱7上部分更接近加热的腐蚀液体，脊柱7上部分内部和内壁表面温度均较高，而脊柱7下部分更远离加热的腐蚀液体，内壁表面温度均较高，风道13出口设在圆锥形腔8内壁的中部，即可以对脊柱7上部分内部进行降温，风道13出口吹出的风流又可以对脊柱7下部分的内壁进行降温，使脊柱7整体温度降低，延长使用寿命。

所述风道13从上往下流通风流；所有的风道13从风道13出口吹出的风流环绕腐蚀液体流径6。由上述结构可知，风道13吹出的风流不仅可以给脊柱7降温，而且若干个细小的风道13向下吹出的风柱形成隔离腐蚀液体流径6的屏障。当设备产生微量颠簸时，在腐蚀液体流径6上部分偏离轴心不大，可以避免腐蚀液体流径6接触脊柱7上部分，但腐蚀液体流径6会越往下越偏离轴心，而且腐蚀液体流径6越往下会变得越离散，风柱形成的隔离可以将腐蚀液体流径6下部分越离控制区域的腐蚀液体快速向下吹，避免接触到脊柱7，减缓对脊柱的腐蚀。由于有风柱的存在，所以可以减小圆波导4的径向尺寸，也不必担心腐蚀液体流径6接触脊柱7，而且圆锥形腔8可以做的径向尺寸更小，有利于电场聚集在圆波导4的轴心，提高加热效率。

还包括调速风机；所述调速风机用于向风道13输入风流。由上述结构可知，调速风机可以改变风流流速，可以根据设备具体尺寸来调整风流流速。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.腐蚀液体加热装置，其特征在于：包括微波源(1)、矩形波导(2)、矩圆波导转换器(3)、圆波导(4)和进液管(5)；所述微波源(1)用于向矩形波导(2)输入微波；所述矩圆波导转换器(3)用于将矩形波导(2)内的微波传递至圆波导(4)；所述圆波导(4)竖直设置；所述进液管(5)用于从圆波导(4)顶部输入腐蚀液体，使腐蚀液体流径(6)沿着圆波导(4)轴心向下；所述圆波导(4)和腐蚀液体流径(6)存在间隙；所述圆波导(4)内壁设有脊柱(7)；所述脊柱(7)为圆柱状；所述脊柱(7)中心设有贯穿脊柱(7)上下两端的圆锥形腔(8)；所述圆锥形腔(8)从上往下逐渐扩大；所述腐蚀液体流径(6)和圆锥形腔(8)内壁存在间隙。

2.根据权利要求1所述的腐蚀液体加热装置，其特征在于：还包括环形器(9)、水负载(10)、复反射系数测量设备(11)和三个销钉调配装置(12)；所述环形器(9)第一端口连接微波源(1)，环形器(9)第二端口连接复反射系数测量设备(11)，环形器(9)第三端口连接水负载(10)；所述复反射系数测量设备(11)连接矩形波导(2)；所述矩形波导(2)上设有三个销钉调配装置(12)。

3.根据权利要求2所述的腐蚀液体加热装置，其特征在于：所述脊柱(7)内设有若干个环绕圆波导(4)轴心的风道(13)。

4.根据权利要求3所述的腐蚀液体加热装置，其特征在于：所述风道(13)进口设在圆波导(4)外壁上，风道(13)出口设在圆锥形腔(8)内壁的中部。

5.根据权利要求4所述的腐蚀液体加热装置，其特征在于：所述风道(13)从上往下流通风流；所有的风道(13)从风道(13)出口吹出的风流环绕腐蚀液体流径(6)。

6.根据权利要求5所述的腐蚀液体加热装置，其特征在于：还包括调速风机；所述调速风机用于向风道(13)输入风流。

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