CN116056272A - 一种微波加热装置及加热物料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微波加热装置及加热物料的方法，属于微波技术领域，包括矩形波导、圆波导、金属管和转换部件；所述矩形波导左端设有微波馈入口，矩形波导上表面设有圆波导；所述圆波导内设有金属管；所述金属管和圆波导同轴设置；所述金属管上端和圆波导上端之间形成物料加热区；所述矩形波导内设有转换部件，且转换部件位于金属管的下端；所述转换部件用于将矩形波导内传输的微波馈入物料加热区；所述转换部件内设有第一物料通道；所述金属管内设有第二物料通道；所述第一物料通道、第二物料通道、物料加热区用于连续通过物料。本发明能有效改善微波加热装置进行棒状或管状物料微波连续加热时均匀性差、效率低等问题。
Description
技术领域
本发明涉及微波技术领域，具体涉及一种微波加热装置及加热物料的方法。
背景技术
微波加热是一种新兴的加热方法，微波具有很强的穿透力，在加热过程中，微波能直接作用于介质分子转化为热能，可在同一时间对物体内外进行加热，极大提高了物料的加热质量以及脱水效果，被广泛运用于物料的加热或干燥。在食品加工、生物制药、石油化工、制造等领域常常需要对棒状或管状物料进行连续加热或干燥。例如对SiC管的连续加热，工业生产的SiC管有一定的含水率，在投入运用之前需要对其进行进一步加热干燥，去除水分，使其满足生产需要；或是对含有少量水分的纸张卷连续加热，进行彻底的干燥；或者对管道内流动的液体物料进行连续加热。
现有技术中，对于棒状或管状物料进行微波连续加热的微波加热装置，其结构大多采用矩形波导作为加热反应腔对物料进行加热，如图3和图9所示。矩形波导左端设有微波馈入口，用于馈入微波，右端设有金属屏蔽板，使入射和反射波在矩形波导内形成驻波，矩形波导有四个侧面，一对侧面宽些，另一对侧面窄些，矩形波导的上下侧为宽面，前后侧为窄面，上宽面设有上截止波导管，下宽面设有下截止波导管，上截止波导管和下截止波导管防止微波泄露，且棒状或管状物料贯穿上截止波导管、矩形波导和下截止波导管，通过连续移动实现物料的连续加热。然而，从图4、图5、图10、图11仿真可以看出，这种方式存在的问题是：1.加热不均匀。由于矩形波导产生的电场不是均匀的，特别是对棒状或管状物料连续通过加热反应腔加热时，棒状或管状物料同一横截面周围一圈电场相差大，容易出现热失控等安全隐患。例如，在对SiC管加热时，若加热不足够均匀，SiC管加热过程中左右侧温度差大，容易使SiC管发生破裂，无法使用；或是含有水分的纸张，若左右侧加热不足够均匀，纸张会出现褶皱或发黄，质量不佳。2.加热效率低。由于物料内整体热源分布不足够均匀，导致热源高的地方很快被加热，热源低的地方需要很长时间才能被完全加热，加热效率不够高；并且，利用矩形波导对物料进行加热时，只能在矩形波导加热反应腔体内对物料进行加热，每次能加热的物料面积受限于矩形波导的尺寸，加热效率低。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种微波加热装置及加热物料的方法，拟解决如何改善现有微波加热装置对棒状或管状物料连续加热时均匀性不足、加热效率低等问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种微波加热装置，包括矩形波导、圆波导、金属管和转换部件；所述矩形波导左端设有微波馈入口，矩形波导上表面设有圆波导；所述圆波导内设有金属管；所述金属管和圆波导同轴设置；所述金属管上端和圆波导上端之间形成物料加热区；所述矩形波导内设有转换部件，且转换部件位于金属管的下端；所述转换部件用于将矩形波导内传输的微波馈入物料加热区；所述转换部件内设有第一物料通道；所述金属管内设有第二物料通道；所述第一物料通道、第二物料通道、物料加热区用于连续通过物料。
进一步的，所述矩形波导前后侧为窄面、上下侧为宽面；所述矩形波导右端设有金属屏蔽板；所述圆波导的轴心在上下方向延伸；所述金属管下端延伸至矩形波导内。
进一步的，所述转换部件为金属圆台；所述金属圆台和金属管同轴设置，且金属圆台中心设有第一物料通道；所述金属圆台上底面直径小于下底面直径；所述金属圆台下底面直径大于矩形波导的宽面宽度，使金属圆台的前后侧与矩形波导的窄面衔接处为平面。
进一步的，所述圆波导上端设有上截止波导管，矩形波导下表面设有下截止波导管；所述上截止波导管和下截止波导管均与金属管同轴设置。
进一步的，所述金属管上端和上截止波导管下端之间连有可透微波管。
进一步的，所述上截止波导管、物料加热区、第二物料通道、第一物料通道和下截止波导管贯穿设有可透微波管。
进一步的，所述金属管上端和上截止波导管下端之间连有吸收微波管。
进一步的，所述上截止波导管、物料加热区、第二物料通道、第一物料通道和下截止波导管贯穿设有吸收微波管。
一种微波加热物料的方法，采用上述的微波加热装置，矩形波导左端设有的微波馈入口馈入微波；所述物料匀速依次通过上截止波导管、物料加热区、第二物料通道、第一物料通道和下截止波导管或者匀速依次通过下截止波导管、第一物料通道、第二物料通道、物料加热区和上截止波导管。
本发明的有益效果是：
本发明公开了一种微波加热装置及加热物料的方法，属于微波技术领域，包括矩形波导、圆波导、金属管和转换部件；所述矩形波导左端设有微波馈入口，矩形波导上表面设有圆波导；所述圆波导内设有金属管；所述金属管和圆波导同轴设置；所述金属管上端和圆波导上端之间形成物料加热区；所述矩形波导内设有转换部件，且转换部件位于金属管的下端；所述转换部件用于将矩形波导内传输的微波馈入物料加热区；所述转换部件内设有第一物料通道；所述金属管内设有第二物料通道；所述第一物料通道、第二物料通道、物料加热区用于连续通过物料。本发明能有效改善微波加热装置进行棒状或管状物料微波连续加热时均匀性差、效率低等问题。
附图说明
图1是本发明微波加热装置整体结构示意图；
图2是本发明微波加热装置剖面示意图；
图3是仿真模拟常规方式加热棒状物料示意图，常规方式指采用矩形波导方式；
图4是仿真模拟常规方式加热棒状物料各截面的电场分布示意图，常规方式指采用矩形波导方式；
图5是仿真模拟常规方式加热棒状物料纵向平面的电场分布示意图，常规方式指采用矩形波导方式；
图6是仿真模拟采用本发明方式加热棒状物料示意图；
图7是仿真模拟本发明方式加热棒状物料各截面的电场分布示意图；
图8是仿真模拟本发明方式加热棒状物料纵向平面的电场分布示意图；
图9是仿真模拟常规方式加热管状物料示意图，常规方式指采用矩形波导方式；
图10是仿真模拟常规方式加热管状物料各截面的电场分布示意图，常规方式指采用矩形波导方式；
图11是仿真模拟常规方式加热管状物料纵向平面的电场分布示意图，常规方式指采用矩形波导方式；
图12是仿真模拟采用本发明方式加热管状物料示意图；
图13是仿真模拟本发明方式加热管状物料各截面的电场分布示意图；
图14是仿真模拟本发明方式加热管状物料纵向平面的电场分布示意图；
附图中：1-矩形波导、2-圆波导、3-金属管、4-转换部件、5-下截止波导管、6-上截止波导管、7-金属屏蔽板。
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1～14。一种微波加热装置，包括矩形波导1、圆波导2、金属管3和转换部件4；所述矩形波导1左端设有微波馈入口，矩形波导1上表面设有圆波导2；所述圆波导2内设有金属管3；所述金属管3和圆波导2同轴设置；所述金属管3上端和圆波导2上端之间形成物料加热区；所述矩形波导1内设有转换部件4，且转换部件4位于金属管3的下端；所述转换部件4用于将矩形波导1内传输的微波馈入物料加热区；所述转换部件4内设有第一物料通道；所述金属管3内设有第二物料通道；所述第一物料通道、第二物料通道、物料加热区用于连续通过物料。由上述结构可知，本发明涉及一种微波加热装置，如图1和图2所示，包括矩形波导1、圆波导2、金属管3和转换部件4；矩形波导1左端设有微波馈入口，微波从矩形波导1左端设有的微波馈入口馈入；矩形波导1上表面设有圆波导2，圆波导2内设有金属管3，金属管3位于圆波导2底部，金属管3下端可以略微超出圆波导2底部，所以这里圆波导2内设有金属管3可以是圆波导2至少包含部分金属管3，金属管3外径应小于圆波导2直径，金属管3和圆波导2之间形成有间隙，金属管3和圆波导2同轴设置，轴心相同。金属管3上端和圆波导2上端之间形成物料加热区，物料进入微波加热装置后，在物料加热区被加热。矩形波导1内设有转换部件4，转换部件4整体位于矩形波导1内，且转换部件4位于金属管3的下端。转换部件4用于将矩形波导1内传输的微波馈入金属管3和圆波导2之间的间隙，最终进入物料加热区，在物料加热区内形成相对均匀的电场，从图7和图13可以看出，特别是在棒状或管状物料同一横截面周围一圈电场较为均匀，由于棒状或管状物料是移动的，即便纵向电场不均匀，也并不影响物料加热区对物料进行相对均匀的加热。转换部件4内设有第一物料通道，金属管3内设有第二物料通道，第一物料通道、第二物料通道、物料加热区用于连续通过物料，物料可为棒状或管状的固体，也可以在物料流通通道增设一个玻璃管，用于流通液体。为了使物料更好地通过，可将第一物料通道、第二物料通道设置为直径相同的圆柱通道，圆柱通道能更好地通过棒状或管状的固体物料，在物料加热区进行相对均匀加热。微波加热时，矩形波导1左端设有的微波馈入口馈入微波，由于微波经转换部件4作用，馈入到达物料加热区，在物料加热区形成相对均匀的电场。物料可匀速依次通过物料加热区、第二物料通道和第一物料通道或者匀速依次通过第一物料通道、第二物料通道和物料加热区，物料通过物料加热区时被加热，由于物料各截面的一圈电场是相对均匀分布的，使物料同一截面的内外温度分布相对均匀，达到同一截平面被相对均匀加热的效果。同时，由于本发明采用连续通过物料的方式，可采用匀速移动加热的方式，使物料每一截平面都通过完整的物料加热区，物料每一截平面加热过程中所经受的总体电场作用是相同的，从而使物料达到均匀加热的效果。并且，连续通过物料的方式也能对长度比较长的物料进行加热，不局限于矩形波导的高度，提高了加热效率。还可以通过在微波加热装置外面增设电机装置等方式用于传送物料，例如增加电机推杆，实现工业化的大规模连续性加热。本发明能有效改善微波加热装置进行棒状或管状物料微波连续加热时均匀性、提高加热效率。
实施例二：
见附图1～14。在实施例一的基础上，所述矩形波导1前后侧为窄面、上下侧为宽面；所述矩形波导1右端设有金属屏蔽板7；所述圆波导2的轴心在上下方向延伸；所述金属管3下端延伸至矩形波导1内。由上述结构可知，矩形波导1由两个尺寸宽点的侧面和两个尺寸窄点的侧面围成，两个尺寸宽点的侧面即宽面，两个尺寸窄点的侧面为窄面，微波从矩形波导1左端设有的微波馈入口馈入后，能在矩形波导1中更好地传输。同时，在矩形波导1右侧面设置金属屏蔽板7，能防止从矩形波导1左端设有的微波馈入口馈入的微波从矩形波导1右端泄露并和反射波形成驻波。圆波导2的轴心在上下方向延伸，圆波导2整体竖直设置在矩形波导1上表面，微波馈入矩形波导1后，经转换部件4作用更好地馈入到竖直设置的圆波导2内。圆波导2至少部分包含金属管3，金属管3下端贯穿出圆波导2下端，并延伸至矩形波导1内。从图6和图12可以看出，将金属管3下端延伸至矩形波导1内，使微波更好地馈入到物料加热区。
所述转换部件4为金属圆台；所述金属圆台和金属管3同轴设置，且金属圆台中心设有第一物料通道；所述金属圆台上底面直径小于下底面直径；所述金属圆台下底面直径大于矩形波导1的宽面宽度，使金属圆台的前后侧与矩形波导1的窄面衔接处为平面。由上述结构可知，转换部件4为金属圆台结构，且金属圆台中心设有第一物料通道，即转换部件4为中空金属圆台结构，金属圆台中心的第一物料通道便于通过物料。金属圆台和金属管3同轴设置，使圆波导2、金属管3和转换部件4均为同轴设置，轴心相同。金属圆台上底面直径小于下底面直径，金属圆台下底面直径大于矩形波导1的宽面宽度。为了微波能从矩形波导1中尽可能地馈入物料加热区中，将转换部件4金属圆台下底面直径大于矩形波导1的宽面宽度，去除超出部分，使金属圆台的前后侧与矩形波导1的窄面衔接处为竖直平面。由于金属管3下端延伸至矩形波导1内，转换部件4设置在金属管3下端，因此金属圆台高度小于矩形波导1的窄面宽度，从从图6和图12可以看出，金属圆台和金属管3配合，能使微波从矩形波导1中馈入到物料加热区，加热装置整体结构简单，加工难度更小，成本低。
所述圆波导2上端设有上截止波导管6，矩形波导1下表面设有下截止波导管5；所述上截止波导管6和下截止波导管5均与金属管3同轴设置。由上述结构可知，圆波导2下端与矩形波导1连接，微波经转换部件4馈入到圆波导2内时，微波可能会从圆波导2上端泄露，因此在圆波导2上端设有上截止波导管6。同时，转换部件4位于矩形波导1内，且转换部件4的金属圆台中心设有第一物料通道，为了便于物料通过，矩形波导1下表面紧邻第一物料通道处，需要设置开口，因此在矩形波导1下表面对应开口处设有下截止波导管5，上截止波导管6和下截止波导管5能使微波加热装置中的馈入的微波保持在微波加热装置中，防止微波泄露。同时，上截止波导管6和下截止波导管5均与金属管3同轴设置，在圆波导2上端和矩形波导1下表面分别形成一个便于物料通过的通道，连同第一物料通道、第二物料通道和物料加热区共同形成完整的便于物料通过的通道。
实施例三：
见附图1～14。在实施例二的基础上，所述金属管3上端和上截止波导管6下端之间连有可透微波管。由上述结构可知，微波加热装置能对固体进行加热，例如棒状或管状的固体，在对非固体物料的加热时，例如极性液体，非固体物料会流入到圆波导2和金属管3之间的间隙，导致不能很好地对非固体物料的加热。在金属管3上端和上截止波导管6下端之间连有可透微波管，可透微波管整个处于微波加热区且为空心结构，可透微波管既能使微波透过可透微波管对可透微波管中的物料进行加热；又在物料加热区形成一个的通道，衔接金属管3中的第二物料通道与上截止波导管6。上截止波导管6、可透微波管、第二物料通道、第一物料通道和下截止波导管5共同形成物料通过的通道，使微波加热装置既能对棒状或管状的固体进行导向且加热，也能对非固体物料加热，例如对极性液体加热，极性液体可吸收微波。可透微波管可采用玻璃管。加热时，固体物料或非固体物料从下截止波导管5进入，通过第一物料通道和第二物料通道，到达可透微波管中，极性液体将微波吸收，在可透微波管中被均匀加热，然后从上截止波导管6上端送出。固体物料或非固体物料也可以从上截止波导管6进入，然后进入到可透微波管中，在可透微波管中被均匀加热，然后经过第二物料通道和第一物料通道，从下截止波导管5被送出。整个过程保持匀速移动，例如可采用科里奥利流量计使极性液体保持匀速移动，也可以采用现有的棒状或管状推动装置或人工操作使棒状或管状的固体物料保持匀速移动。
所述上截止波导管6、物料加热区、第二物料通道、第一物料通道和下截止波导管5贯穿设有可透微波管。由上述结构可知，可透微波管还可以贯穿整个物料通过的通道，包括上截止波导管6、物料加热区、第二物料通道、第一物料通道和下截止波导管5。可透微波管能使微波透过可透微波管在物料加热区对可透微波管中的物料进行加热，其空心的管状结构就形成可使物料通过的通道，能对棒状或管状的固体进行加热，也能对非固体物料加热，例如对极性液体加热，极性液体可吸收微波。加热时，固体物料或非固体物料从可透微波管上端进入到可透微波管中，在可透微波管中匀速移动，通过物料加热区时被均匀加热，最后从可透微波管下端送出；也可以从可透微波管下端进入到可透微波管中，在可透微波管中匀速移动，通过物料加热区时被均匀加热，最后从可透微波管上端送出，实现对极性液体物料的均匀加热。
实施例四：
见附图1～14。在实施例二的基础上，所述金属管3上端和上截止波导管6下端之间连有吸收微波管。由上述结构可知，吸收微波管能吸收微波。而非极性液体不能很好地吸收微波，对非极性液体的加热不能通过微波对其直接加热。本发明通过在金属管3上端和上截止波导管6下端之间连有吸收微波管，吸收微波管整个处于微波加热区且为空心结构，在物料加热区形成一个通道，衔接金属管3中的第二物料通道与上截止波导管6。并且，在物料加热区，吸收微波管将微波吸收，使自身热量升高，能对通过吸收微波管的物料采用热传导的方式加热，例如非极性液体。吸收微波管可采用SiC管。加热时，非固体物料从下截止波导管5进入，匀速通过第一物料通道和第二物料通道，到达吸收微波管，吸收微波管将微波吸收，使自身热量升高，对通过吸收微波管的非固体物料采用热传导的方式加热。非固体物料也可以从上截止波导管6进入，然后进入到吸收微波管中，在吸收微波管中被均匀加热，然后经过第二物料通道和第一物料通道，从下截止波导管5被送出。
所述上截止波导管6、物料加热区、第二物料通道、第一物料通道和下截止波导管5贯穿设有吸收微波管。由上述结构可知，吸收微波管还可以贯穿整个物料通过的通道，包括上截止波导管6、物料加热区、第二物料通道、第一物料通道和下截止波导管5，其中心的管状结构就形成可使物料通过的通道。加热时，在物料加热区，吸收微波管将微波吸收，使自身热量升高，能对通过吸收微波管的非固体物料采用热传导的方式加热，例如非极性液体。并且，加热时也可以将吸收微波管类型的管状固体物料作为吸收微波管，并使其保持匀速移动，同时将吸收微波管类型的管状固体物料和非极性液体加热，例如对SiC管加热时，将SiC管作为吸收微波管，贯穿设置在上截止波导管6、物料加热区、第二物料通道、第一物料通道和下截止波导管5，将待加热的非极性液体放置于SiC管内，使SiC管和非极性液体同时匀速移动，在微波加热区，SiC管通过吸收微波使自身加热，同时，将SiC管内的非极性液体通过热传导的方式同时被加热。
实施例五：
见附图1～14。一种微波加热物料的方法，采用上述实施例中的微波加热装置，矩形波导1左端设有的微波馈入口馈入微波；所述物料匀速依次通过上截止波导管6、物料加热区、第二物料通道、第一物料通道和下截止波导管5或者匀速依次通过下截止波导管5、第一物料通道、第二物料通道、物料加热区和上截止波导管6。由上述结构可知，采用上述的微波加热装置对物体进行加热时，首先，从矩形波导1左端设有的微波馈入口馈入微波；然后，物料匀速依次通过上截止波导管6、物料加热区、第二物料通道、第一物料通道和下截止波导管5或者匀速依次通过下截止波导管5、第一物料通道、第二物料通道、物料加热区和上截止波导管6，也即是物料既能从上向下进入微波加热装置中被加热，也能从下向上进入微波加热装置中被加热。并且，物料在微波加热装置中保持匀速移动，能使加热更均匀。
基于上述一种微波加热物料的方法，在仿真软件中常规微波加热装置和本发明微波加热装置，使用常规方式，即采用矩形波导加热。矩形波导左端口作为微波能量的输入端口，输入电磁波的频率为2.45GHz，输入功率为100W，模拟SiC材质物料。
第一组对比实验：模拟对棒状物料的加热
对比实验：在相同的微波输入频率和输入功率下，使用常规方式，即采用矩形波导加热，棒状物料各截面电场分布如图4所示，可以看出，此时棒物料同一横截面周围一圈电场相差大，使物料内外温度分布不均匀；从图4可以看出，物料从下往上的第二个截面的电场最大值约为2×103V/m，最小值约为1×103V/m，电场差异大，容易出现热失控等安全隐患。物料纵向平面的电场分布如图5所示，可以看出，此时棒状物料左右侧电场不一致，无法采用上下移动加热的方式使物料均匀加热，加热面积小、效率低。
本发明：采用本发明方案时，在相同的微波输入频率和输入功率下，棒状物料各截面电场分布如图7所示，可以看出，此时电场在棒状物料各截面分布相对对比实验而言相对均匀，使物料内外温度分布相对均匀；从图7可以看出，图上物料从下往上的第二个截面电场最大值约为1.4×103V/m，最小值约为1.2×103V/m，电场差异小，不会出现热失控等安全隐患。棒状物料纵向平面的电场分布如图8所示，可以看出，虽然物料沿纵向方向上电场有差异，使物料上下方向存在温度差，但因为本发明是采用移动加热，使物料每一截面都通过完整的物料加热区，物料每一截面通过的电场是相同的，从而使物料达到均匀加热的效果，同时，匀速移动加热的方式也能对长度比较长的物料进行加热，提高了加热效率。
第二组对比实验：模拟对管状物料的加热
对比实验：在相同的微波输入频率和输入功率下，使用常规方式，即采用矩形波导加热，管状物料内各截面电场分布如图10所示，可以看出，此时管状物料同一横截面周围一圈电场相差大，使物料内外温度分布不均匀；从图10可以看出，物料最下端的截面电场最大值约为2.5×103V/m，最小值约为1×103V/m，电场差异大，容易出现热失控等安全隐患。管状物料纵向平面的电场分布如图11所示，可以看出，此时管状物料左右侧电场不一致，无法采用上下移动加热的方式使物料均匀加热，加热面积小、效率低。
本发明：采用本发明方案时，在相同的微波输入频率和输入功率下，管状物料各截面电场分布如图13所示，可以看出，此时电场在物料各截面分布相对对比实验而言相对均匀，使物料内外温度分布相对均匀，且管状物料也处于电场最均匀集中的地方；从图13可以看出，物料最下端的截面电场最大值约为1.5×103V/m，最小值约为1.2×103V/m，电场差异小，不会出现热失控等安全隐患。物料纵向平面的电场分布如图14所示，可以看出，虽然物料沿轴向方向上电场有差异，使物料上下方向存在温度差，但因为本发明是采用移动加热，使物料每一截面都通过完整的物料加热区，物料每一截面经受的电场是相同的，从而使物料达到均匀加热的效果，同时，匀速移动加热的方式也能对长度比较长的物料进行加热，提高了加热效率。
仿真实验中，通过能量利用率和变异系数CoV两项指标来衡量加热装置的加热效果。变异系数CoV作为温度均匀性的衡量指标，CoV的值越小，被加热目标的温度分布越均匀。CoV的计算公式如下：
其中，Ti为被加热物体内部第i个点的体温度，Ta为被加热物体的体平均温度，T0为被加热物体的初始温度。对比实验中，CoV的值采用二者电场较高的横截面来计算。
能量利用率的计算公式为：
其中，S11代表输入反射系数，即输入回波损耗，S11值越小，输入回波损耗越小。
表1第一组对比实验微波加热均匀性对比情况表
| 指标 | 对比实验 | 本发明 |
| CoV | 0.438080271 | 0.12155309 |
| 能量利用率 | 59.10％ | 98.74％ |
| S11 | -3.883 | -19.012 |
表2第二组对比实验微波加热均匀性对比情况表
| 指标 | 对比实验 | 本发明 |
| CoV | 0.449671976 | 0.134731288 |
| 能量利用率 | 49.15％ | 99.32％ |
| S11 | -3.7922 | -23.913 |
从表1可以看出，在模拟对棒状物料的加热时，本发明与对比实验相比，CoV的值更小，物料各截面的温度分布相对对比实验而言更均匀，更能实现均匀加热；同时，本发明的能量利用率也更高，达到98.74％。
从表2可以看出，在模拟对管状物料的加热时，本发明与对比实验相比，CoV的值更小，物料各截面的温度分布相对对比实验而言更均匀，更能实现均匀加热；同时，由于管状物料处于电场最均匀集中的地方，本发明的能量利用率也更高，达到99.32％。
实施例六：
见附图1～14。在实施例五的基础上，所述物料为管状的固体；所述管状的固体中心通过流通的气流。由上述结构可知，采用上述微波加热物料的方法后，此时电场在物料各截面分布相对对比实验而言相对均匀，CoV的值也反映出物料内外温度分布相对现有方案而言已达到相对均匀，能实现均匀加热。但从图13、图14可以看出，物料内外电场已达到相对均匀的情况下，物料内外方向仍存在较小的电场差异，造成物料靠近轴中心的部分温度略高于物料外侧的温度。为进一步实现更好的均匀加热效果，在对管状固体物料加热时，向管状物料中心通入流通的气流，气流可以是空气或其他气体，气流在管状的固体中心流通，流通的气流带走管状固体物料内侧的一小部分热量，使状固体内侧和外侧温度更加均匀，加热效果更加均匀。微波加热时，通过矩形波导1左端设有的微波馈入口馈入微波；然后，物料匀速依次通过上截止波导管6、物料加热区、第二物料通道、第一物料通道和下截止波导管5或者匀速依次通过下截止波导管5、第一物料通道、第二物料通道、物料加热区和上截止波导管6，物料在微波加热装置中保持匀速移动，同时向管状的固体中心通过流通的气流。加热时，气流在管状的固体中心不断流通，流通的气流带走管状固体物料内侧的一小部分热量，使管状固体内侧和外侧温度更加均匀，加热效果更加均匀。
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 (9)
1.一种微波加热装置，其特征在于：包括矩形波导(1)、圆波导(2)、金属管(3)和转换部件(4)；所述矩形波导(1)左端设有微波馈入口，矩形波导(1)上表面设有圆波导(2)；所述圆波导(2)内设有金属管(3)；所述金属管(3)和圆波导(2)同轴设置；所述金属管(3)上端和圆波导(2)上端之间形成物料加热区；所述矩形波导(1)内设有转换部件(4)，且转换部件(4)位于金属管(3)的下端；所述转换部件(4)用于将矩形波导(1)内传输的微波馈入物料加热区；所述转换部件(4)内设有第一物料通道；所述金属管(3)内设有第二物料通道；所述第一物料通道、第二物料通道、物料加热区用于连续通过物料。
2.根据权利要求1所述的微波加热装置，其特征在于：所述矩形波导(1)前后侧为窄面、上下侧为宽面；所述矩形波导(1)右端设有金属屏蔽板(7)；所述圆波导(2)的轴心在上下方向延伸；所述金属管(3)下端延伸至矩形波导(1)内。
3.根据权利要求2所述的微波加热装置，其特征在于：所述转换部件(4)为金属圆台；所述金属圆台和金属管(3)同轴设置，且金属圆台中心设有第一物料通道；所述金属圆台上底面直径小于下底面直径；所述金属圆台下底面直径大于矩形波导(1)的宽面宽度，使金属圆台的前后侧与矩形波导(1)的窄面衔接处为平面。
4.根据权利要求3所述的微波加热装置，其特征在于：所述圆波导(2)上端设有上截止波导管(6)，矩形波导(1)下表面设有下截止波导管(5)；所述上截止波导管(6)和下截止波导管(5)均与金属管(3)同轴设置。
5.根据权利要求4所述的微波加热装置，其特征在于：所述金属管(3)上端和上截止波导管(6)下端之间连有可透微波管。
6.根据权利要求4所述的微波加热装置，其特征在于：所述上截止波导管(6)、物料加热区、第二物料通道、第一物料通道和下截止波导管(5)贯穿设有可透微波管。
7.根据权利要求4所述的微波加热装置，其特征在于：所述金属管(3)上端和上截止波导管(6)下端之间连有吸收微波管。
8.根据权利要求4所述的微波加热装置，其特征在于：所述上截止波导管(6)、物料加热区、第二物料通道、第一物料通道和下截止波导管(5)贯穿设有吸收微波管。
9.一种微波加热物料的方法，其特征在于：采用如权利要求4至8任一所述的微波加热装置，矩形波导(1)左端设有的微波馈入口馈入微波；所述物料匀速依次通过上截止波导管(6)、物料加热区、第二物料通道、第一物料通道和下截止波导管(5)或者匀速依次通过下截止波导管(5)、第一物料通道、第二物料通道、物料加热区和上截止波导管(6)。
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| JP2000133435A (ja) * | 1998-10-20 | 2000-05-12 | Toshiyuki Takamatsu | 液体加熱装置 |
| CN102946655A (zh) * | 2012-11-13 | 2013-02-27 | 中国石油大学(北京) | 一种能连续操作且耐高温高压的微波加热装置及其应用 |
| CN103347322A (zh) * | 2013-07-03 | 2013-10-09 | 四川大学 | 微波物料处理设备 |
| CN110430631A (zh) * | 2019-08-09 | 2019-11-08 | 昆山九华电子设备厂 | 一种用于微波加热的同轴cts天线 |
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