长期以来,微波冷冻干燥过程的传热传质机理始终是进一步发展此项技术需要解决的难题.该文系统地分析了含湿多孔介质在微波冷冻干燥过程的传热传质机制,建立了描述非饱和含湿物料干燥过程的升化-冷凝模型和描述饱和含湿物料干燥过程的升华面模型,导出了相应的控制方程组.用变时间步长的控制容积法对上述两种模型进行了数值模拟.编制了用于微波冷冻干燥数值计算的计算机程序.程序中采用了Gauss-Seidel迭代对模型进行区分求解.数值模拟结果显示,非饱和含湿物料在微波冷冻干燥过程中,升华-冷凝区内冰晶的升华会引起湿分的再分配,并对传热产生影响,引起升华-冷凝区内的冰饱和度发生明显变化.如果加热不当,物料在干燥过程中熔化一般从物料中心开始.采用升华-冷凝模型对非饱和物料进行了不同工况下的微波冷冻干燥过程的数值模拟,分析了电场强度、物料厚度、物料初始饱和度、真空室压强等参数对物料温度场、干燥前后冰饱和度、干燥速率等的影响.计算表明, 高电场强度、小初始饱和度和高的真空室压强时,升华-冷凝区内迁移出的蒸汽质流对干燥速率的影响比较大.低初始饱和度或高电场强度,可以缩短干燥时间.较大物料厚度时,干燥时间与物料厚度几乎无关,真空室压强对干燥时间影响也不大.将数值计算结果与生牛肉的实验结果比较,计算结果能够比较好的预测实验值.用上述两个模型对大蒜微波冷冻干燥进行了数值模拟,获得了大蒜的微波冻干特性.分析了大蒜微波干燥过程的温度场、含湿量份额的变化趋势,并与实验值进行比较.计算结果表明,大蒜与生牛肉在微波冷冻干燥过程中的温度、含湿量份额的变化趋势基本相同.