在設(shè)計或選用微波加熱設(shè)備時,先要估算一下設(shè)備的功率容量。首先要取得幾個必要的數(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) 每小時要加工的物料重量W;
3) 每小時要求蒸發(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。
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a. 物料加熱所耗用的微波功率: |
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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 - 微波作用的時間,小時
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 - 液體蒸發(fā)潛熱,或汽化熱。水為540千卡 / 公斤;其它參數(shù)同上式
c. 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內(nèi)。使用行波型加熱器時,未被物料吸收完的功率在終端被水負載所吸收,因此選擇微波設(shè)備時,考慮到吸收效率,應適當加大容量。 |
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P’ = P /η |
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式中 P’- 選擇的微波加熱設(shè)備功率容量,千瓦;
P - 計算得到的微波功率,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,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。
d 物料在不同微波頻率下其吸收的微波功率:
P=(1/1.8 ) fE2εr tgδ*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 - 電場強度, 伏 / 厘米;
tgδ- 介質(zhì)損耗系數(shù);
εr - 物料的介電常數(shù)。
由于電場強度在實際上難以測量得到,只能大略折算。例如,在矩形波導中,由于其阻抗為377歐姆,如微波功率為P(瓦),波導窄面尺寸為b(厘米)則 |
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物料溫升計算:
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式中 f - 微波頻率 ,赫;
E - 電場強度,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。
以上時一般的計算方法,在實際推廣應用中,我們是通過試驗來判斷物料對微波吸收的情況。因此,限于我國目前的水平,許多物料的tgδ沒有設(shè)備進行測量。根據(jù)經(jīng)驗一般按每千瓦微波功率每小時去水 0.8 ~ 1.2 公斤估算實際所需的微波功率大小。
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