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微波加熱與干燥的計算方法

我們在設(shè)計或選用微波加熱設(shè)備時，首先要估算一下設(shè)備的功率容量，因此要取得幾個必要的數(shù)據(jù)：

1）加工物料的比熱C。水的比熱為1千卡/公斤/℃左右；

2）每小時要加工的物料重量W；

3）每小時要求蒸發(fā)的液體重量W；

4）蒸發(fā)液體的汽化潛熱Q，水的汽化熱為540千卡/公斤；

5）加工物料的介電常數(shù)ε。一般物料的介電常數(shù)為1～5。水的介電常數(shù)為80，玻璃及陶瓷根據(jù)不同的材料為2～2000甚至更大；

6）加工物料的介質(zhì)損耗tgδ。一般在0.05～0.3之間，玻璃及陶瓷0.01～0.5。

1、物料加熱所耗用的微波功率：

式中 P－耗用的微波功率，千瓦；

△T－物料的溫升，度；

C－物料的比熱，千卡/公斤/℃；

W－物料的重量，公斤；

t－微波作用的時間，小時

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－液體蒸發(fā)潛熱，或汽化熱。水為540千卡/公斤；

注：其它參數(shù)與上式相同

3、電源總功率的估算：

根據(jù)以上二式所算出的功率P為理想情況下所需要的微波功率，實際上在微波加熱器內(nèi)，微波功率不可能全部為物料所吸收，將有一部分給加熱器本身消耗，一部分損耗在饋送微波的波導(dǎo)內(nèi)。使用行波型加熱器時，未被物料吸收完的功率在終端被水負(fù)載所吸收，因此選擇微波設(shè)備時，考慮到吸收效率，應(yīng)適當(dāng)加大容量。

P’= P/η式中P’－選擇的微波加熱設(shè)備功率容量，千瓦；

P－計算得到的微波功率，千瓦；

η－微波吸收效率，一般在50％～80％左右。

由于微波電子管將直流電能轉(zhuǎn)換成微波能時，本身要消耗一部分電能，加熱電子管陰極要消耗電能，電磁鐵也消耗少量電能。因此微波加熱設(shè)備所消耗的電源總功率就是上述這些部分的總和。

4、物料在不同微波頻率下其吸收的微波功率：

P＝(1/1.8) fE2εrtgδ*10－2式中P－單位體積的物料所吸收的功率；瓦/厘米3

f－微波頻率，赫；

E－電場強度，伏/厘米；

tgδ－介質(zhì)損耗系數(shù)；

εr－物料的介電常數(shù)。

由于電場強度在實際上難以測量得到，只能大略折算。例如，在矩形波導(dǎo)中，由于其阻抗為377歐姆，如微波功率為P（瓦），波導(dǎo)窄面尺寸為b（厘米）則物料溫升計算：

式中f－微波頻率，赫；