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        微波加熱與干燥的計算方法

        我們在設計或選用微波加熱設備時,首先要估算一下設備的功率容量,因此要取得幾個必要的數據:
        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)每小時要求蒸發的液體重量W;
        4)蒸發液體的汽化潛熱Q,水的汽化熱為540千卡/公斤;
        5)加工物料的介電常數ε。一般物料的介電常數為1~5。水的介電常數為80,玻璃及陶瓷根據不同的材料為2~2000甚至更大;
        6)加工物料的介質損耗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-微波作用的時間,小時
        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-液體蒸發潛熱,或汽化熱。水為540千卡/公斤;
        注:其它參數與上式相同
        3、電源總功率的估算:
        根據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,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。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,因此選擇微波設備時,考慮到吸收效率,應適當加大容量。
        P’= P/η式中P’-選擇的微波加熱設備功率容量,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-電場強度,伏/厘米;
        tgδ-介質損耗系數;
        εr-物料的介電常數。
        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)則物料溫升計算:
        式中f-微波頻率,赫;
        E-電場強度,伏/厘米;
        tgδ-介質損耗系數;
        εr-物料的介電常數;
        d-物料的密度,克/厘米3;
        C-比熱,卡/克/度。
        以上是一般的計算方法,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沒有設備進行測量。根據經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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