微波加熱作為一種清潔、高效的能源在物料干燥、礦物焙燒、材料合成、生物環(huán)保等眾多領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。國(guó)內(nèi)外對(duì)其作用機(jī)理也做了大量研究。但有一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，即微波加熱過(guò)程中微波加熱系統(tǒng)以及被加熱介質(zhì)內(nèi)部的溫度分布及其隨時(shí)間的變化過(guò)程，很難通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法得到。微波加熱表現(xiàn)出選擇性加熱的特點(diǎn)是由于微波加熱與材料的電磁特性參數(shù)有密切關(guān)系，實(shí)際的加熱過(guò)程中，由于材料中加入了還原劑、催化劑等這些輔助材料，使得待加熱物料不可能是單一的加熱材料，從而使加熱過(guò)程中電磁參數(shù)的變化更為復(fù)雜，而這些參數(shù)往往又是溫度的復(fù)雜函數(shù)，如果處理不當(dāng)將造成燒結(jié)熱失控等現(xiàn)象，甚至對(duì)于特定的加熱腔體，不同材料亦呈現(xiàn)出電磁敏感特性不同，
因此造成同一個(gè)微波加熱腔體不能對(duì)所有的加熱物料達(dá)到預(yù)期的加熱效果。因而，研究微波加熱過(guò)程中材料的電磁參數(shù)隨溫度分布的變化規(guī)律就顯得格外重要。本文上海一恒科學(xué)儀器有限公司通過(guò)聯(lián)立求解麥克斯韋方程和熱傳導(dǎo)方程，建立相應(yīng)的電磁熱模型，利用時(shí)域有限差分法對(duì)波導(dǎo)和諧振腔內(nèi)微波加熱氯化鈉的升溫速率隨著電磁特性參數(shù)以及氯化鈉含水率變化的規(guī)律進(jìn)行仿真計(jì)算。并討論了微波加熱腔內(nèi)氯化鈉取不同參數(shù)以及在不同含水率情況下對(duì)氯化鈉升溫速率以及穩(wěn)態(tài)溫度的影響。
本文基于FDTD算法求解麥克斯韋方程組和熱傳導(dǎo)方程建立了相應(yīng)的電磁熱耦合模型，在單一勵(lì)源的條件下首先對(duì)傳輸波導(dǎo)和諧振腔內(nèi)電磁場(chǎng)的分布進(jìn)行了編程計(jì)算和模擬，其次通過(guò)改變腔體填充介質(zhì)的介電常數(shù)、同一介質(zhì)下的損耗角以及同一介質(zhì)的含水卒，對(duì)微波加熱氯化鈉腔內(nèi)的升溫速率進(jìn)行了模擬，得到腔體內(nèi)隨著氯化鈉的相對(duì)介電常數(shù)、損耗角和含水率的變化，其氯化鈉的升溫速率曲線(xiàn)以及其穩(wěn)態(tài)溫度變化曲線(xiàn)。最終揭示微波加熱氯化鈉的升溫速率以及穩(wěn)態(tài)溫度的影響因素，并依此提出改善升溫速率的方法以及降低穩(wěn)態(tài)溫度的建議，為工業(yè)應(yīng)用提供理論依據(jù)及參考。
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