考虑随机频率偏移的微波炉加热

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)四川大学电子信息学院 作者:张文聪

  针对微波炉加热使用的微波源具有工作不稳定的特点,本文在考虑微波炉具有随机频率偏移的情况下,模拟了微波炉对德拜介质的加热。微波炉的随机频率偏移能够非常明显的影响到整个谐振腔体的加热。因此在进行色散介质加热的仿真计算时,必须要考虑随机频率偏移的影响。本文还对在微波炉中进行的微波加热实验重复性低的原因进行了分析和猜想,并建议在研究微波化学反应机理时应该采用稳定性更高的固态源。

  近年来,微波作为一种高效,快速,均匀的加热热源迅速在各个领域得到了广泛的应用,甚至直接导致了一个新兴的学科—微波化学的产生。以磁控管作为源的微波炉是微波加热的一种应用最为广泛的方式,甚至微波化学的起源也是从使用微波炉加热开始的。国内外很多微波化学实验均是使用民用微波炉进行的,但是微波炉微波源的频率是不稳定的,它是随着时间不断在跳变的,在概率统计上服从高斯分布。介于微波炉应用的广泛程度,研究微波源工作不稳定时带来的随机频率偏移对加热的影响程度是很有必要的。

1、模型的建立

  图1所示的模型结构图是本文进行仿真计算的模型,矩形微波炉腔体的尺寸为267mm×270mm×188mm。微波炉腔体中放置一个石英的玻璃圆盘,其尺寸为113.5mm(底面半径)×6mm(高)。玻璃圆盘的材料参数为:σ = 0 ,μr= 1 和εr=2.55。圆盘上放置的圆柱体是被加热的介质模型,其余部分填充的是空气。使用矩形波导对微波炉进行馈波,其横截面尺寸为78mm×18mm。

计算模型结构图

图1 计算模型结构图

结论

  使用微波炉进行色散介质加热时,微波源工作不稳定时带来的随机频率偏移影响很大,必须要给予考虑。随机频率偏移还会导致整个微波炉的德拜媒质加热具有非常低的重复性,因此本文建议在研究微波化学反应机理等微波加热原理时应该采用更加稳定的固态源。

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