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节能有环保的固态微波加热技术,节能减排首选

作者:未知来源:论文网 日期:2017年11月22日 13:46

    在资源紧缺日益加剧、环境保护日渐重要的今天,节能减排工作作为调整经济结构、转变经济发展方式的重要着力点,已经上升到国家战略的高度。特别是在当前全球经济形势风云突变、宏观调控面临更加突出复杂局面、更加艰巨任务的情况下,坚持和推进节能减排是当前我国经济社会发展的一项紧迫任务,也是贯彻科学发展观与社会主义和谐社会理论的重要体现。

 

  随着我国工业的发展,产品质量要求的提高,节能降耗与环保的严格要求,已由火焰炉加热逐步向电加热方向发展。微波加热是一项既节能又环保的先进技术。上世纪80年代初以来,微波能技术的应用对加速各行业的技术改造、提高生产效率和经济效益、改善工作环境起到了推动作用。当前许多传统落后的工艺技术需要微波能应用这一新技术来改造和更新,而微波能应用这一崭新技术也将会在改造许多传统落后的产业工艺技术中发挥巨大的作用而形成自己崭新的产业。工业微波能应用技术在发达国家被誉为“二十一世纪新一代技术”和“人类的第二团火焰”,它具有显着“高效、节能、环保”的特征,在我国已被列入“中华人民共和国节能技术政策大纲”重点推广技术,该类技术可广泛应用于矿物加工、冶金、化工、陶瓷、造纸、橡胶、塑料、电子、食品、制药、农业产品加工、“三废”治理以及新材料等诸多行业。

  微波能作为一个替代能量源,克服了传统方法的加热周期长、具有表面温度梯度以及对系统环境的能量损失等缺点,因而获得大量应用领域研究者的广泛关注。微波能的应用在过去几十年已经被扩展到一个广泛的工业领域。使得它在工业应用中替代传统工艺方法具有极强的吸引力原因主要有:微波的穿透能力使得能量直接传输到物料快速而整体加热,材料吸收微波能能力的差异使得物料能够选择加热,而这些都可以改善能量在系统中的传递效果,进一步增强减少系统热损失的能力。它的不同于传统加热的原理提供给传统反应许多好处,如加快反应速率和增加产量,在较低的温度下完成反应,获得较好的结构特性。此外,微波能的使用能够大大地降低生产成本和避免传统方法使用的毒性物质的情况,其经济性和环保性提供了工业系统极具竞争性的生产方法。

  工业微波加热存在的问题

  微波加热技术是利用电磁波把能量传播到被加热物体内部,加热达到生产所需求的一种新技术。常用的微波频率有915MHz2450MHz由于具有高频特性,它以每秒数十亿次的惊人速度进行周期变化物料中的极性分子(典型的如水分子、蛋白质、核酸、脂肪、碳水化合物等)吸收了微波能以后,他们在微波的作用下呈方向性排列的趋势,改变了其原有的分子结构。当电场方向发生变化时,亦以同样的速度做电场极性运动,就会引起分子的转动,致使分子间频繁碰撞而产生了大量的摩擦热,以热的形式在物料内表现出来,从而导致物料在短时间内温度迅速升高、加热或熟化。

 

 

   (我司生产的WSPS系列大功率固态微波源是专业应用于ISM领域的固态微波能量设备,它可提供5KW-20KW的连续波或脉冲功率,可实现输出功率的连续调节、输出相位0-360°的调节、脉冲模式下占空比可调节,常用频率915MHz、2450MHz。) 

    微波加热是介质材料自身损耗电场能量而发热。而不同介质材料的介质常数εr和介质损耗角正切值tgδ是不同的,故微波电磁场作用下的热效应也不一样。由极性分子所组成的物质,能较好地吸收微波能。水分子呈极强的极性,是吸收微波的最好介质,所以凡含水分子的物质必定吸收微波。另一类由非极性分子组成,它们基本上不吸收或很少吸收微波,这类物质有聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚砜等、塑料制品和玻璃、陶瓷等,它们能透过微波,而不吸收微波。这类材料可作为微波加热用的容器或支承物,或做密封材料。在微波场电中,介质吸收微波功率的大小P正比于频率f、电场强度E的平方、介电常数εr和介质损耗正切值tgδ。即:P=2πf?E2?εr?V?tgδ

  尽管国内外进行了大量的科研与技术活动,但要做一个简单的判定来评估工业领域使用微波能的潜力都是非常困难的,判定是否存在所谓的“微波效应”也是同样困难的,更不要说获得最终的结论。造成这种困难的原因是:缺少微波电磁场分布的研究、能量转换计算的研究以及物料介电特性测试的研究之间的相互协作,特别是缺少设备使用者对微波的研究。对微波在工业应用中系统研究的欠缺,导致对各应用场合的数据比较的困难,影响了微波能应用技术的进一步提高。

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