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工業(yè)微波抑制器

來源:河南新航微波技術有限公司   2015年11月23日 09:35  

    工業(yè)微波設備做為一種新型、節(jié)能降耗的設備,符合國家低碳經(jīng)濟的要求,越來越受到企業(yè)的喜愛,近年得到了非速的發(fā)展。
     隧道式工業(yè)微波是把多個箱型微波加熱器串接起來組成隧道式微波加熱設備,在設備的兩端設置連續(xù)傳送物料的出入口,由于率的工業(yè)化生產(chǎn)使得出入料口的尺寸往往比較大,這就產(chǎn)生了出入料口的尺寸與微波能泄漏之間的矛盾,泄漏出來的微波能一方面不利于能量的有效利用;另一方面如果泄漏量過大,工作人員長期操作會有損操作人員的身體健康,所以,能否有效抑制隧道式工業(yè)微波加熱設備的微波能泄漏是設備的重要技術指標。
工業(yè)微波設備生產(chǎn)沒有國標,只有企業(yè)標準。而微波泄漏量國家是有規(guī)定的,具體的量為:在距離設備5cm處,微波泄漏≤5mW/cm2((2450MHz)和微波泄漏≤1mW/cm2(915MHz)。
      隨著原材料、人工的價格上降,市場竟爭越來越激烈,很多微波設備廠家只有盡可能的降低成本,犧牲設備的主要技術招標,維持低價竟爭。
     廣州帝威工業(yè)微波設備有限公司長其以來,以產(chǎn)品品質為核心,堅持技術革新,以人為本。致力發(fā)展設備的穩(wěn)定性,安全性。根據(jù)我公司的經(jīng)驗,就微波設備的抑制器的設計與大家分享。
    目前,一般微波設備出入口處大多采用截止波導式漏能抑制器、1/4波長波導槽抑制器來防止微波的泄漏。這些方法的缺點在于:只對幾個主要高次模進行了抑制,防泄漏能力較差;體積龐大,均需改進。微波抑抑器的設計應根據(jù)微波的傳輸特性、微波加熱設備的傳動形式以及加工物料要求等多方面來設計。
二、抑制方法選擇原則
  抑制微波能的泄漏有很多方法,根據(jù)不同原理可分為電抗性漏能抑制器、電阻性漏能抑制器、屏蔽式漏能抑制器3種。電抗性漏能抑制器根據(jù)抑制器形狀有梳狀板式和1/4波長波導槽式等抑制器;電阻性漏能抑制器根據(jù)吸收材料有角錐式泡沫材料、硅橡膠材料、液態(tài)水等抑制器。屏蔽式漏能抑制器有防微波爐門和防微波布簾門等抑制器。
  食品工業(yè)多用隧道式工業(yè)微波加熱設備進行干燥、殺菌,其設備結構是一邊為入料口,一邊為出料口,這樣有利于連續(xù)自動化生產(chǎn)。食品工業(yè)要求被加工的食品物料不能受到干燥過程中的污染,這樣就對微波能泄漏的抑制有更高的要求。由于屏蔽式漏能抑制器不能使微波加熱設備實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn),因此其抑制效果雖,但作為隧道式工業(yè)微波加熱設備卻不是的。電抗性漏能抑制器可對微波的幾種主要傳輸模式進行抑制,若要對各種模式都有抑制作用,則要求抑制器的長度要足夠長,設備占地空間大;電阻式漏能抑制器如鐵氧體、石墨或活性碳、水等屬于耗散性衰減材料,對各種工作頻率模式的微波均能起吸收作用,抑制器會吸收微波能,不利于設備的、節(jié)能由于水具有經(jīng)濟、清潔、可循環(huán)利用、取用方便等特性,所以用水作為微波能泄漏的抑制器材料適合于各類企業(yè)尤其是食品企業(yè)的生產(chǎn)實際要求。但若要求水對所有傳輸模式進行抑制,則需要大量的水作為負載,這樣給水負載設備制造與加工帶來困難。故由上可知,理想的抑制器應為以電抗性漏能抑制器為主,電阻式漏能抑制器為輔,電抗性漏能抑制器可把部分微波能量反射回加熱器中,部分耗散在加熱器的皮導壁上。如果還有部分能量泄漏,可在抑制器末端放置電阻式漏能抑制器,直到漏能在安全標準以內(nèi)為止。
 
三、抑制器的設計原理
  1、抑制器的設計
  1)   電抗式漏能抑制器(1/4長波導槽抑制器設計)。由電磁場輻射理論可知,當切斷(諸如,在波導上開槽或者開孔,又或者是加熱器箱體周圍的接縫不嚴密等)壁面電流的通路時,將引起波導內(nèi)能量向外輻射。利用這個特性,常在波導壁上適當位置開槽或開孔,以達到微波能量激勵或耦合軾能。對于各特定的場型模式,在端口的寬邊上加上一組短路波導槽(抗流片、柱),其長度為該模式的1/4波長,可使微波能量傳播呈現(xiàn)開路狀態(tài)。
對于1/4長波導槽抑制器,應首先確定傳輸模式及其截止波長:
由波導傳輸理論可知,波導中波型只有TE波和TM波,空矩形波導的TEmn各TMmn模式截止波長由式(1)求解:
                      λe=2/
式中:a—輸入、輸出口截面尺寸的寬度;
      b—輸入、輸出口截面尺寸的高度。
再根據(jù)公式進一步計算輸入、輸出通道中所能傳輸?shù)母髂J降牟▽РㄩL λgmn的求解公式為:
                          λgmn=λ0
因為我們實驗用的微波干燥設備一般備采用2450MHz的頻率,所以式中的求解,由式(3)計算:
                              λ0=c/¦
其中c=3×108m/s,可知λ0= c/f= =122.4mm              
以現(xiàn)有生產(chǎn)設備為例,計算出波導中各模式相應的波長數(shù)值以及其截止波長,設備的輸入、輸出口截面尺寸的寬度a=410mm,高度b=120mm。計算的結果如表1.由于在實際應用中通道常被物料部分填表充,因此所得估算數(shù)據(jù)應作適當修正。為分析簡便起見,作空波導近似處理。
由表1可知,如果限不同的波導波長λg組面一系列λg/4深度的波導槽,可對不同的模式進行衰減,起到抑制漏能作用,但根據(jù)設備實際輸入、輸出口的情況,只能選擇小于40mm的波導槽。因為若要對全部模式進行抑制,則進出料口的尺寸將很小,料筐無法通過。
                表1 波導中各模式相的波長數(shù)值
       Tab.1  Wavelength value of different mode in waveguide
     模式            λe                  λg                      λg/4
     TE10,TM10        820.0          123.8              30.9
     TE20,TM20        410.0          128.2              32.1
     TE30,TM30        273.3          136.9              34.2
     TE40,TM40         205.0          152.6              38.1
     TE50,TM50        164.0          183.9              46.0
     TE60,TM60        136.7          274.9              68.7                                                                        
 
   2)電阻式漏能抑制器(水負載設計)由于電抗式漏能抑制器不能*抑制微波能的各種模式,所以需要引入電阻式漏能抑制器,即水負載。根據(jù)現(xiàn)有實驗設備的出入料口大小及安裝方式,首先要考慮物料進出生產(chǎn)紅方便、連續(xù),同時還應保持zui大水量來吸收剩余泄漏的佩波能量,綜合以上各因素,設計水負載抑制器。
將水負載安裝于進出料口的兩端,即在電抗式漏能抑制器的后面接著安裝水負載,這樣就可達到很好的漏能抑制效果

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