【摘 要】
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在微波加热领域中,隔热保温炉衬材料在节能方面发挥的作用越来越受到重视。由于微波加热的特殊性,微波加热设备用隔热保温炉衬材料不仅要有良好的保温性能和力学性能,还应具备优异的透波性能。隔热保温炉衬材料的透波性能对提高微波加热效率,促进节能减排有着重要影响。为高效合理地利用微波能,对隔热保温炉衬材料的透波性能展开研究是非常必要的。然而,现阶段对隔热保温炉衬材料在温度梯度下透波性能的研究还缺少行之有效的理
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在微波加热领域中,隔热保温炉衬材料在节能方面发挥的作用越来越受到重视。由于微波加热的特殊性,微波加热设备用隔热保温炉衬材料不仅要有良好的保温性能和力学性能,还应具备优异的透波性能。隔热保温炉衬材料的透波性能对提高微波加热效率,促进节能减排有着重要影响。为高效合理地利用微波能,对隔热保温炉衬材料的透波性能展开研究是非常必要的。然而,现阶段对隔热保温炉衬材料在温度梯度下透波性能的研究还缺少行之有效的理论和方法。本文以常见的隔热保温炉衬材料高铝型硅酸铝纤维板为研究对象,分析了高铝型硅酸铝纤维板随温度变化的介电特性,考虑了高铝型硅酸铝纤维板在微波加热中存在温度梯度的情况,研究了温度梯度条件下材料的透波性能与微波频率、极化模式、材料厚度和入射角度的关系,探索出提高透波性能的相关优选参数。根据透波性能的理论计算结果,建立了以高铝型硅酸铝纤维板作为微波炉隔热保温炉衬的三维模型,通过数值模拟计算,分析了在不同腔体结构下物料的加热效率和均匀性。本文的主要内容如下:（1）采用谐振腔微扰法测量了高铝型硅酸铝纤维板在915 MHz和2450 MHz频率下,25～1000℃温度范围内的介电常数和损耗因子。研究发现,高铝型硅酸铝纤维板的介电常数和损耗因子在25～800℃缓慢增加,而在800～1000℃的增速变大。利用激光闪射法测量了高铝型硅酸铝纤维板在100～500℃的导热系数,分析发现,在不同温度范围内,导热系数增大的速率不同。在100～300℃温度范围内,导热系数仅增加了8.66%,而在300～500℃温度范围内,导热系数却增加了42.28%。（2）根据传热理论求得温度梯度下高铝型硅酸铝纤维板的温度分布,并基于电磁波传输线理论,计算了温度梯度下高铝型硅酸铝纤维板的功率透过系数。研究发现,在0～0.025 m厚度范围内,温差达到了773.3℃,而在0.025～0.2 m厚度范围内,温差仅为170.1℃。高铝型硅酸铝纤维板在915 MHz频率下的透波性能优于2450 MHz频率;功率透过系数随着材料厚度的增加出现多个透波峰;在水平极化下,入射角度为0°～60°时有较高的透波性能。（3）基于数值模拟技术,建立了以高铝型硅酸铝纤维板作为微波炉隔热保温炉衬的三维模型,探究了8种不同腔体结构的微波炉对物料加热效率和均匀性的影响。研究发现,在腔体长度为336.6 mm时,反射损耗S11参数为-4.395,物料的平均电场模为1.67?10~4 V/m,平均温度为919℃,能量利用率达到了53.56%。可以得出,在该腔体长度下物料的加热效率最优,能量利用率最高,且均匀性良好。
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