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微波加熱與干燥的計(jì)算方法

2012-11-06

微波加熱與干燥的計(jì)算方法

在設(shè)計(jì)微波干燥設(shè)備或選用微波加熱設(shè)備時(shí),先要估算一下設(shè)備的功率容量。首先要取得幾個(gè)必要的數(shù)據(jù):

1) 加工物料的比熱C。水的比熱為1千卡/公斤/℃左右;

2) 每小時(shí)要加工的物料重量W;

3) 每小時(shí)要求蒸發(fā)的液體重量W;

4) 蒸發(fā)液體的汽化潛熱Q,水的汽化熱為540千卡/公斤;

5) 加工物料的介電常數(shù)ε。一般物料的介電常數(shù)為1~5。水的介電常數(shù)為80,玻璃及陶瓷根據(jù)不同的材料為2~2000甚至更大;

6) 加工物料的介質(zhì)損耗tgδ。一般在0.05~0.3之間,玻璃及陶瓷0.01~0.5。

1、物料加熱所耗用的微波功率:

   式中 P-耗用的微波功率,千瓦;

      △T-物料的溫升,度;

        C-物料的比熱,千卡/公斤/℃

        W-物料的重量,公斤;

        t-微波作用的時(shí)間,小時(shí)

2、物料干燥需耗用的微波功率:

   式中 P-耗用的微波功率,千瓦;

        Q-液體蒸發(fā)潛熱,或汽化熱。水為540千卡/公斤;

   注:其它參數(shù)與上式相同

3、電源總功率的估算:

    根據(jù)以上二式所算出的功率P為理想情況下所需要的微波功率,實(shí)際上在微波加熱器內(nèi),微波功率不可能全部為物料所吸收,將有一部分給加熱器本身消耗,一部分損耗在饋送微波的波導(dǎo)內(nèi)。使用行波型加熱器時(shí),未被物料吸收完的功率在終端被水負(fù)載所吸收,因此選擇微波設(shè)備時(shí),考慮到吸收效率,應(yīng)適當(dāng)加大容量。

P’= P/η式中P’-選擇的微波加熱設(shè)備功率容量,千瓦;

     P-計(jì)算得到的微波功率,千瓦;

    η-微波吸收效率,一般在50%~80%左右。

    由于微波電子管將直流電能轉(zhuǎn)換成微波能時(shí),本身要消耗一部分電能,加熱電子管陰極要消耗電能,電磁鐵也消耗少量電能。因此微波加熱設(shè)備所消耗的電源總功率就是上述這些部分的總和。

4、物料在不同微波頻率下其吸收的微波功率:

     P=(1/1.8) fE2εrtgδ*10-2式中P-單位體積的物料所吸收的功率;瓦/厘米3

     f-微波頻率,赫;

     E-電場(chǎng)強(qiáng)度,伏/厘米;

     tgδ-介質(zhì)損耗系數(shù);

     εr-物料的介電常數(shù)。

    由于電場(chǎng)強(qiáng)度在實(shí)際上難以測(cè)量得到,只能大略折算。例如,在矩形波導(dǎo)中,由于其阻抗為377歐姆,如微波功率為P(瓦),波導(dǎo)窄面尺寸為b(厘米)則物料溫升計(jì)算:

     式中f-微波頻率,赫;

     E-電場(chǎng)強(qiáng)度,伏/厘米;

     tgδ-介質(zhì)損耗系數(shù);

     εr-物料的介電常數(shù);

     d-物料的密度,克/厘米3;

     C-比熱,卡/克/度。

    以上是一般的計(jì)算方法,在實(shí)際推廣應(yīng)用中,我們是通過(guò)試驗(yàn)來(lái)判斷物料對(duì)微波吸收的情況。因此,限于我國(guó)目前的水平,許多物料的tgδ沒(méi)有設(shè)備進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般按每千瓦微波功率每小時(shí)去水0.8~1.2公斤估算實(shí)際所需的微波功率大小。

 

 

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