微波加熱與干燥的計算方法

微波加熱與干燥的計算方法

在設計微波干燥設備或選用微波加熱設備時，先要估算一下設備的功率容量。首先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。