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浅析我国工业上微波功率的应用(二)

作者:未知来源:转自互联网(若有侵权,请联系删除) 日期:2017年8月8日 15:47
        微波功率应用的基础研究与发展基本条件
 
        我国对微波功率应用和新领域开拓性的实验研究工作积累了很多经验,取得了许多开创性的研究成果。但是,把实验室的结果转变为生产力,使产业化的进程赶上世界前进的步伐,还不容乐观。从微波工程的角度来看,我国用于新领域实验研究的设备,尚处原始状态,且处理量较小,扩大到产业化的规模还有许多具体难点需要解决,走向产业化还需艰苦奋斗。
 
        从国外新领域的实验研究表明:需要对微波功率应用设备有更高的要求。停留在原有水平的设备,难于适应新领域研究的需要。首先,对微波功率源要求工作高可靠,输出的微波功率具有高稳定度和重调精确度,低波纹因素,并具有调制功能,以适应改变条件,取得较佳的实验效果,并具有可靠的重复性。第二,设备远实时传感,监示和高速是需要的。传感设置,是目前国产设备的薄弱环节。为了确保监示的精确性和调整的可靠性,要着手改进目前大功率波导元件的性能,并要研制应用器的多种适应性强的馈入结构。
 
        由此可见,为适应新领域应用研究的需要,微波功率源、波导元件及传感和控制这三部份通用性强的基础部件需进行大量的改进。
        目前已成功运用的微波功率生产设备,还需要改进和提高。这些通用基础部件质量的提高,将为改进目前的应用设备提供扎实的基础,从而使目前的微波功率应用设备更规范化,工作更稳定可靠,加热更均匀,并配以可靠的传感功能,使设备的工作状态得到实时监示,使电磁场和物质相互作用的状态具有可觉察性,具有配置闭环自控的基本条件,缩小和国外先进同类产品的差距,使目前国内以进口设备为主的橡胶微波硫化设备和印刷干燥设备,全部采用国产设备。
        一旦应用设备的质量跃上一个新台阶,就有可能将微波功率应用于加热的领域不断拓宽。如在化工材料、玻纤的干燥、陶瓷坯体的干燥和定型、纺织、印染、印刷工业的应用和大型冷冻肉食品解冻的应用,均可以采用微波功率设备,来改善生产条件,缩短生产时间。
 
        微波功率应用产业化的关键
 
        微波功率应用是多学科交叉的课题,而多学科的充分渗透在现代科技领域已显得犹为重要。二十多年的经验表明,应用学科的许多研究工作若不清楚微波原理的基本框架、主要原则和现状,所立的研究课题往往会多次反复,长期在实验室中徘徊,研究工作进展的速度不快。如不清楚应用学科具体课题的基本要求,处理的主要环节,所作的微波应用器的工程设计,将会造成使用不当,造成大量浪费。
 
        微波应用的研究课题是一个多学科充分对话、渗透、寻找多学科规律的会合点的过程,不能忽视多学科从理论角度深入对话的必要性。多学科的理论规律可以预示许多方向性的原则,给出应用器设计的具体要求和实验的实际运作程序,可避免多走弯路,节省时间。
 
        多学科的会合既应包括研究工作策略、方案和设计,又应包括失败、成功的如微波橡胶硫化设备的研制就是一个明显的例子。硫化温度和硫化时间对不同的产品均有一个确定的最佳区间,常规方法引发升温时间和硫化时间的矛盾。尤其大体积的产品,由表及里的常规加热,欲使内部达到预定的硫化温度,需要很长的时间,表层橡胶却已超过了硫化时间,达到了过硫化状态,内部仍处于硫化处理不足状态。整个产品难于达到均匀一致的硫化处理。
        微波橡胶硫化设备的设计、微波加热仅用于迅速升温到预定的硫化温度一段区间,而已到达硫化温度后,立即由传统的加热方法作保温处理,既加快了生产时间、节约了能源,又得到均匀硫化处理的效果,改善了产品质量。
 
        再如微波高温烧结陶瓷的研究工作表明,微波高温方法升温快,可缩短生产时间,改善陶瓷产品的质量。但是实验研究烧结过程烧成率低,难于掌握迅速升温的各个环节。改进陶瓷烧结的工艺应将常规加热和微波加热方法相结合,初始升温不必采用微波方法,待到达500°C以上时,(陶瓷坯体吸收微波能量的系数受温度升高而提高),再用微波方法将坯体里外一致达到烧结温度,而保温和降温则仍然可采用常规方法。国外目前已研制出小型微波烧结和传统烧结相结合的传送式窑炉,获得很好的烧结效果。
 
        微波功率工程技术正逐渐探索和相关应用学科的配合点,寻找在不同领域攻克研究难点的方法,使各项高科技研究早日向产业化转化。
 
       微波功率应用与传统技术的结合
 
       目前,大型微波功率应用设备主要运用在加热干燥和食品加工的生产中。但从目前市场需求的情况来看,微波功率应用设备尚未能满足多个领域需求。就微波加热干燥而言,微波功率工程仍然还有大量的开拓性工作要做。这些领域大致是非金属材料的高温处理、高分子热定型、化工材料的绝度干燥、脱结晶水、玻璃纤维的干燥、各种生物化学材料、食品的低温干燥、真空脱水干燥等。
       有些领域的加热和干燥,传统方法已进行了大量的研究。例如干燥方法,着眼于在不同状态最有效地将水分疏导排出,喷雾干燥、硫化床干燥、振动硫化床干燥、沸腾干燥、真空干燥都是应物料的不同状态和热风刻分相接触而排出水分。如果能适当的引入微波能量,则完全可能将干燥过程加快,提高干燥质量。在这些领域中,微波方法宜与传统方法相结合。而疏导排出水分的方法,仍应采用传统方法的优点,并对原有设备进行改革,以兼容馈入微波功率,防止微波泄漏。
 
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