微波加热与干燥的计算方法

微波加热与干燥的计算方法

在设计微波干燥设备或选用微波加热设备时，先要估算一下设备的功率容量。首先要取得几个必要的数据：

1） 加工物料的比热C。水的比热为1千卡/公斤/℃左右；

2） 每小时要加工的物料重量W；

3） 每小时要求蒸发的液体重量W；

4） 蒸发液体的汽化潜热Q，水的汽化热为540千卡/公斤；

5） 加工物料的介电常数ε。一般物料的介电常数为1～5。水的介电常数为80，玻璃及陶瓷根据不同的材料为2～2000甚至更大；

6） 加工物料的介质损耗tgδ。一般在0.05～0.3之间，玻璃及陶瓷0.01～0.5。

1、物料加热所耗用的微波功率：

   式中 P－耗用的微波功率，千瓦；

      △T－物料的温升，度；

        C－物料的比热，千卡/公斤/℃

        W－物料的重量，公斤；

        t－微波作用的时间，小时

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－液体蒸发潜热，或汽化热。水为540千卡/公斤；

   注：其它参数与上式相同

3、电源总功率的估算：

    根据以上二式所算出的功率P为理想情况下所需要的微波功率，实际上在微波加热器内，微波功率不可能全部为物料所吸收，将有一部分给加热器本身消耗，一部分损耗在馈送微波的波导内。使用行波型加热器时，未被物料吸收完的功率在终端被水负载所吸收，因此选择微波设备时，考虑到吸收效率，应适当加大容量。

P’= P/η式中P’－选择的微波加热设备功率容量，千瓦；

     P－计算得到的微波功率，千瓦；

    η－微波吸收效率，一般在50％～80％左右。

    由于微波电子管将直流电能转换成微波能时，本身要消耗一部分电能，加热电子管阴极要消耗电能，电磁铁也消耗少量电能。因此微波加热设备所消耗的电源总功率就是上述这些部分的总和。

4、物料在不同微波频率下其吸收的微波功率：

     P＝(1/1.8) fE2εrtgδ*10－2式中P－单位体积的物料所吸收的功率；瓦/厘米3

     f－微波频率，赫；

     E－电场强度，伏/厘米；

     tgδ－介质损耗系数；

     εr－物料的介电常数。

    由于电场强度在实际上难以测量得到，只能大略折算。例如，在矩形波导中，由于其阻抗为377欧姆，如微波功率为P（瓦），波导窄面尺寸为b（厘米）则物料温升计算：

     式中f－微波频率，赫；

     E－电场强度，伏/厘米；

     tgδ－介质损耗系数；

     εr－物料的介电常数；

     d－物料的密度，克/厘米3；

     C－比热，卡/克/度。

    以上是一般的计算方法，在实际推广应用中，我们是通过试验来判断物料对微波吸收的情况。因此，限于我国目前的水平，许多物料的tgδ没有设备进行测量。根据经验一般按每千瓦微波功率每小时去水0.8～1.2公斤估算实际所需的微波功率大小。