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淺析我國工業上微波功率的應用(二)

行業新聞

2020-01-06 10:45:22

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作者:未知

微波功率應用的基礎研究與發展基本條件


我國對微波功率應用和新領域開拓性的實驗研究工作積累了很多經驗,取得了許多開創性的研究成果。但是,把實驗室的結果轉變為生產力,使產業化的進程趕上世界前進的步伐,還不容樂觀。從微波工程的角度來看,我國用于新領域實驗研究的設備,尚處原始狀態,且處理量較小,擴大到產業化的規模還有許多具體難點需要解決,走向產業化還需艱苦奮斗。


從國外新領域的實驗研究表明:需要對微波功率應用設備有更高的要求。停留在原有水平的設備,難于適應新領域研究的需要。首先,對微波功率源要求工作高可靠,輸出的微波功率具有高穩定度和重調精確度,低波紋因素,并具有調制功能,以適應改變條件,取得較佳的實驗效果,并具有可靠的重復性。第二,設備遠實時傳感,監示和高速是需要的。傳感設置,是目前國產設備的薄弱環節。為了確保監示的精確性和調整的可靠性,要著手改進目前大功率波導元件的性能,并要研制應用器的多種適應性強的饋入結構。


由此可見,為適應新領域應用研究的需要,微波功率源、波導元件及傳感和控制這三部份通用性強的基礎部件需進行大量的改進。

目前已成功運用的微波功率生產設備,還需要改進和提高。這些通用基礎部件質量的提高,將為改進目前的應用設備提供扎實的基礎,從而使目前的微波功率應用設備更規范化,工作更穩定可靠,加熱更均勻,并配以可靠的傳感功能,使設備的工作狀態得到實時監示,使電磁場和物質相互作用的狀態具有可覺察性,具有配置閉環自控的基本條件,縮小和國外先進同類產品的差距,使目前國內以進口設備為主的橡膠微波硫化設備和印刷干燥設備,全部采用國產設備。

一旦應用設備的質量躍上一個新臺階,就有可能將微波功率應用于加熱的領域不斷拓寬。如在化工材料、玻纖的干燥、陶瓷坯體的干燥和定型、紡織、印染、印刷工業的應用和大型冷凍肉食品解凍的應用,均可以采用微波功率設備,來改善生產條件,縮短生產時間。


微波功率應用產業化的關鍵


微波功率應用是多學科交叉的課題,而多學科的充分滲透在現代科技領域已顯得猶為重要。二十多年的經驗表明,應用學科的許多研究工作若不清楚微波原理的基本框架、主要原則和現狀,所立的研究課題往往會多次反復,長期在實驗室中徘徊,研究工作進展的速度不快。如不清楚應用學科具體課題的基本要求,處理的主要環節,所作的微波應用器的工程設計,將會造成使用不當,造成大量浪費。


微波應用的研究課題是一個多學科充分對話、滲透、尋找多學科規律的會合點的過程,不能忽視多學科從理論角度深入對話的必要性。多學科的理論規律可以預示許多方向性的原則,給出應用器設計的具體要求和實驗的實際運作程序,可避免多走彎路,節省時間。


多學科的會合既應包括研究工作策略、方案和設計,又應包括失敗、成功的如微波橡膠硫化設備的研制就是一個明顯的例子。硫化溫度和硫化時間對不同的產品均有一個確定的最佳區間,常規方法引發升溫時間和硫化時間的矛盾。尤其大體積的產品,由表及里的常規加熱,欲使內部達到預定的硫化溫度,需要很長的時間,表層橡膠卻已超過了硫化時間,達到了過硫化狀態,內部仍處于硫化處理不足狀態。整個產品難于達到均勻一致的硫化處理。

微波橡膠硫化設備的設計、微波加熱僅用于迅速升溫到預定的硫化溫度一段區間,而已到達硫化溫度后,立即由傳統的加熱方法作保溫處理,既加快了生產時間、節約了能源,又得到均勻硫化處理的效果,改善了產品質量。


再如微波高溫燒結陶瓷的研究工作表明,微波高溫方法升溫快,可縮短生產時間,改善陶瓷產品的質量。但是實驗研究燒結過程燒成率低,難于掌握迅速升溫的各個環節。改進陶瓷燒結的工藝應將常規加熱和微波加熱方法相結合,初始升溫不必采用微波方法,待到達500°C以上時,(陶瓷坯體吸收微波能量的系數受溫度升高而提高),再用微波方法將坯體里外一致達到燒結溫度,而保溫和降溫則仍然可采用常規方法。國外目前已研制出小型微波燒結和傳統燒結相結合的傳送式窯爐,獲得很好的燒結效果。


微波功率工程技術正逐漸探索和相關應用學科的配合點,尋找在不同領域攻克研究難點的方法,使各項高科技研究早日向產業化轉化。


微波功率應用與傳統技術的結合


目前,大型微波功率應用設備主要運用在加熱干燥和食品加工的生產中。但從目前市場需求的情況來看,微波功率應用設備尚未能滿足多個領域需求。就微波加熱干燥而言,微波功率工程仍然還有大量的開拓性工作要做。這些領域大致是非金屬材料的高溫處理、高分子熱定型、化工材料的絕度干燥、脫結晶水、玻璃纖維的干燥、各種生物化學材料、食品的低溫干燥、真空脫水干燥等。

有些領域的加熱和干燥,傳統方法已進行了大量的研究。例如干燥方法,著眼于在不同狀態最有效地將水分疏導排出,噴霧干燥、硫化床干燥、振動硫化床干燥、沸騰干燥、真空干燥都是應物料的不同狀態和熱風刻分相接觸而排出水分。如果能適當的引入微波能量,則完全可能將干燥過程加快,提高干燥質量。在這些領域中,微波方法宜與傳統方法相結合。而疏導排出水分的方法,仍應采用傳統方法的優點,并對原有設備進行改革,以兼容饋入微波功率,防止微波泄漏。


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