疏松混合物,本文是指将两种或多种物质组成的散粒或粉状物自由地填充到某一固定容器中的堆积状态。应“贫油料微波高功率处理”课题需求,对油砂样品在加热容器中的微波特性进行测量分析,设计出一种提高微波加热效率的手段。本文选择较成熟的TM0n0模式圆柱谐振腔进行物料的复介电常数测量,利用Lichtenecker对数混合物公式计算油砂样品在加热炉内自由堆积状态下的等效复介电常数,并设计了一套能满足工业化需求的加热炉原型机,在常温下做了端口反射的简单测量,与理论比较一致性良好。具体研究成果如下:(1)本文首先针对贫油料在热解过程中的物理特性进行分析,总结出“疏松混合物”的特点,在针对混合物的一系列等效理论中,选择一种有效介质理论作为分析重点;Lichtenecker对数混合物公式得到过理论证明,从而脱离于半经验公式的范畴,利用该公式进行推导,得到混合物料和空气均匀混合下的等效复介电常数表达式;其次,利用CM因子推导了对数公式和其他两种常见公式之间的关系,表明对数公式在实际应用中具有明显优势。(2)随后,根据疏松混合物材料介电特性,提出了利用谐振腔微扰法测量其复介电常数,并制作了TM0n0模式圆柱谐振腔测试系统,搭建了简易的可用于加热的实验平台;然后用石英、聚四氟乙烯和水对测试算法进行校准,在常温下,对两组各10份不同含水率含油率的油砂样品进行测试,分析了测试结果并发现:含油率的高低对测试结果影响不明显,而含水率是影响微波损耗的关键因素。(3)最后,围绕微波加热技术优势展开叙述,应产业化需求,针对915MHz工业微波源,提出利用开放式同轴谐振腔系统作为加热容器的方案,仿真并实际加工了一套同轴腔原型机,常温下分别填充体积分数为0.4、0.5、0.6、0.7的油砂样品,测得端口电压驻波比,与理论值比较发现:同轴谐振腔实测端口反射大于理论值,但变化趋势保持一致,验证了对数公式理论具有一定适用性,最后分析了系统存在的误差项。