摘要：
微波加熱是通過微波滲透到材料内部使其産生體積升溫的一種加熱方式.具有加熱速度快,效率高,加熱系統容易控制的特點,尤其适合固體加熱.但由于微波爐内電磁場與微波爐中媒體的性質和溫度有關,微波場中溫度的測量和控制是微波應用領域的一個技術難題,同時也是微波應用中的一個重要研究課題. 本論文主要利用計算機數值模拟研究微波爐内電磁場分布規律,研究腔體中的場分布對樣品的放置位置,樣品的溫度場分布的影響,并研究了微波場中媒體的介電特性,得出媒體的複介電常數及複介電常數随溫度的變化規律.研究結果表明,微波加熱的均勻性取決于微波諧振腔内電磁場分布的均勻性.經計算機模拟矩形諧振腔TE101和圓柱形諧振腔TM010及球形諧振腔空腔内電磁場的分布,得出結論:TE101諧振模式比其他諧振模式下諧振腔内的電磁場分布更均勻,更容易實作對被加熱物體的均勻加熱;與圓柱形和球形諧振腔相比,矩形諧振腔更适合本微波加熱系統.本文首次模拟研究了與實際微波爐相同的帶饋口微波諧振腔模型,研究了加載不同媒體(水及磷石膏)的電場強度和吸收功率,其内電磁場分布和諧振頻率,品質因數,能量損耗等特性.同時,結合實驗研究,利用多杯水法和澱粉法測試出實際微波爐内的電磁場分布,其結果與模拟吻合較好. 本文還提出了模拟仿真加拟合的新方法以及微波爐體系的散熱系數的一種新的求法,研究微波媒體的介電特性.使用實驗室自動測溫系統以及改進的熱電偶對微波諧振腔内的溫度進行測量,較準确地測出加熱物體的升溫和降溫,繪出曲線并用Origin軟體拟合,結合微波爐加熱水的模拟得到的電場強度,用熱傳導方程,可以得出加熱媒體的複介電常數及複介電常數随溫度的變化. 總之經本文研究表明,微波加熱裝置的工作特性,媒體介電特性等皆可以用模拟仿真加拟合的方法進行研究,其結果吻合性較好.
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