工業(yè)微波設(shè)備抑制器的設(shè)計(jì)原理
工業(yè)微波設(shè)備做為一種新型、節(jié)能降耗的設(shè)備,符合國家低碳經(jīng)濟(jì)的要求,越來越受到企業(yè)的喜愛,近年得到了非速的發(fā)展。
隧道式工業(yè)微波是把多個(gè)箱型微波加熱器串接起來組成隧道式微波加熱設(shè)備,在設(shè)備的兩端設(shè)置連續(xù)傳送物料的出入口,由于高效率的工業(yè)化生產(chǎn)使得出入料口的尺寸往往比較大,這就產(chǎn)生了出入料口的尺寸與微波能泄漏之間的矛盾,泄漏出來的微波能一方面不利于能量的有效利用;另一方面如果泄漏量過大,工作人員長期操作會(huì)有損操作人員的身體健康,所以,能否有效抑制隧道式工業(yè)微波加熱設(shè)備的微波能泄漏是設(shè)備的重要技術(shù)指標(biāo)。
工業(yè)微波設(shè)備生產(chǎn)沒有國標(biāo),只有企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。而微波泄漏量國家是有規(guī)定的,具體的量:在距離設(shè)備5cm處,微波泄漏≤5mW/cm2(2450MHz)和微波泄漏≤1mW/cm2(915MHz)。
隨著原材料、人工的價(jià)格上降,市場竟?fàn)幵絹碓郊ち?,很多微波設(shè)備廠家只有盡可能的降低成本,犧牲設(shè)備的主要技術(shù)招標(biāo),維持低價(jià)竟?fàn)帯?/p>
東莞市齊協(xié)微波設(shè)備有限公司長其以來,以產(chǎn)品品質(zhì)為核心,堅(jiān)持技術(shù)革新,以人為本。致力發(fā)展設(shè)備的穩(wěn)定性,安全性。根據(jù)我公司的經(jīng)驗(yàn),就微波抑制器的設(shè)計(jì)與大家分享。
一、抑制器的概述
目前,一般微波設(shè)備出入口處大多采用截止波導(dǎo)式漏能抑制器、1/4波長波導(dǎo)槽抑制器來防止微波的泄漏。這些方法的缺點(diǎn)在于:只對幾個(gè)主要高次模進(jìn)行了抑制,防泄漏能力較差;體積龐大,均需改進(jìn)。微波抑抑器的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)微波的傳輸特性、微波加熱設(shè)備的傳動(dòng)形式以及加工物料要求等多方面來設(shè)計(jì)。
二、抑制方法選擇原則
抑制微波能的泄漏有很多方法,根據(jù)不同原理可分為電抗性漏能抑制器、電阻性漏能抑制器、屏蔽式漏能抑制器3種。電抗性漏能抑制器根據(jù)抑制器形狀有梳狀板式和1/4波長波導(dǎo)槽式等抑制器;電阻性漏能抑制器根據(jù)吸收材料有角錐式泡沫材料、硅橡膠材料、液態(tài)水等抑制器。屏蔽式漏能抑制器有防微波爐門和防微波布簾門等抑制器。
食品工業(yè)多用隧道式工業(yè)微波加熱設(shè)備進(jìn)行干燥、殺菌,其設(shè)備結(jié)構(gòu)是一邊為入料口,一邊為出料口,這樣有利于連續(xù)自動(dòng)化生產(chǎn)。
食品工業(yè)要求被加工的食品物料不能受到干燥過程中的污染,這樣就對微波能泄漏的抑制有更高的要求。由于屏蔽式漏能抑制器不能使微波加熱設(shè)備實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn),因此其抑制效果雖最好,但作為隧道式工業(yè)微波加熱設(shè)備卻不是最理想的。
電抗性漏能抑制器可對微波的幾種主要傳輸模式進(jìn)行抑制,若要對各種模式都有抑制作用,則要求抑制器的長度要足夠長,設(shè)備占地空間大;電阻式漏能抑制器如鐵氧體、石墨或活性碳、水等屬于耗散性衰減材料,對各種工作頻率模式的微波均能起吸收作用,抑制器會(huì)吸收微波能,不利于設(shè)備的高效、節(jié)能由于水具有經(jīng)濟(jì)、清潔、可循環(huán)利用、取用方便等特性,所以用水作為微波能泄漏的抑制器材料適合于各類企業(yè)尤其是食品企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際要求。但若要求水對所有傳輸模式進(jìn)行抑制,則需要大量的水作為負(fù)載,這樣給水負(fù)載設(shè)備制造與加工帶來困難。
故由上可知,理想的抑制器應(yīng)為以電抗性漏能抑制器為主,電阻式漏能抑制器為輔,電抗性漏能抑制器可把部分微波能量反射回加熱器中,部分耗散在加熱器的皮導(dǎo)壁上。如果還有部分能量泄漏,可在抑制器末端放置電阻式漏能抑制器,直到漏能在安全標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)為止。
三、抑制器的設(shè)計(jì)原理
1、抑制器的設(shè)計(jì)
1)電抗式漏能抑制器(1/4長波導(dǎo)槽抑制器設(shè)計(jì))。由電磁場輻射理論可知,當(dāng)切斷(諸如,在波導(dǎo)上開槽或者開孔,又或者是加熱器箱體周圍的接縫不嚴(yán)密等)壁面電流的通路時(shí),將引起波導(dǎo)內(nèi)能量向外輻射。利用這個(gè)特性,常在波導(dǎo)壁上適當(dāng)位置開槽或開孔,以達(dá)到微波能量激勵(lì)或耦合軾能。對于各特定的場型模式,在端口的寬邊上加上一組短路波導(dǎo)槽(抗流片、柱),其長度為該模式的1/4波長,可使微波能量傳播呈現(xiàn)開路狀態(tài)。對于1/4長波導(dǎo)槽抑制器,應(yīng)首先確定傳輸模式及其截止波長:
由波導(dǎo)傳輸理論可知,波導(dǎo)中波型只有TE波和TM波,空矩形波導(dǎo)的TEmn各TMmn模式截止波長由式(1)求解:λe=2/
式中:a—輸入、輸出口截面尺寸的寬度;b—輸入、輸出口截面尺寸的高度。
再根據(jù)公式進(jìn)一步計(jì)算輸入、輸出通道中所能傳輸?shù)母髂J降牟▽?dǎo)波長λgmn的求解公式為:λgmn=λ0
因?yàn)槲覀儗?shí)驗(yàn)用的微波干燥設(shè)備一般備采用2450MHz的頻率,所以式中的求解,由式(1)計(jì)算:λ0=c/¦
其中c=3×108m/s,可知λ0= c/f= =122.4mm
以現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備為例,計(jì)算出波導(dǎo)中各模式相應(yīng)的波長數(shù)值以及其截止波長,設(shè)備的輸入、輸出口截面尺寸的寬度a=410mm,高度b=120mm。計(jì)算的結(jié)果如表1。由于在實(shí)際應(yīng)用中通道常被物料部分填表充,因此所得估算數(shù)據(jù)應(yīng)作適當(dāng)修正。為分析簡便起見,作空波導(dǎo)近似處理。
由表1可知,如果限不同的波導(dǎo)波長λg組面一系列λg/4深度的波導(dǎo)槽,可對不同的模式進(jìn)行衰減,起到抑制漏能作用,但根據(jù)設(shè)備實(shí)際輸入、輸出口的情況,只能選擇小于40mm的波導(dǎo)槽。因?yàn)槿粢獙θ磕J竭M(jìn)行抑制,則進(jìn)出料口的尺寸將很小,料筐無法通過。
表1 波導(dǎo)中各模式相的波長數(shù)值
Tab.1 Wavelength value of different mode in waveguide
模式 λe λg λg/4
TE10,TM10 820.0 123.8 30.9
13544892266
傳真:0769-85388283
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