考慮隨機頻率偏移的微波爐加熱
針對微波爐加熱使用的微波源具有工作不穩定的特點,本文在考慮微波爐具有隨機頻率偏移的情況下,模擬了微波爐對德拜介質的加熱。微波爐的隨機頻率偏移能夠非常明顯的影響到整個諧振腔體的加熱。因此在進行色散介質加熱的仿真計算時,必須要考慮隨機頻率偏移的影響。本文還對在微波爐中進行的微波加熱實驗重復性低的原因進行了分析和猜想,并建議在研究微波化學反應機理時應該采用穩定性更高的固態源。
近年來,微波作為一種高效,快速,均勻的加熱熱源迅速在各個領域得到了廣泛的應用,甚至直接導致了一個新興的學科—微波化學的產生。以磁控管作為源的微波爐是微波加熱的一種應用最為廣泛的方式,甚至微波化學的起源也是從使用微波爐加熱開始的。國內外很多微波化學實驗均是使用民用微波爐進行的,但是微波爐微波源的頻率是不穩定的,它是隨著時間不斷在跳變的,在概率統計上服從高斯分布。介于微波爐應用的廣泛程度,研究微波源工作不穩定時帶來的隨機頻率偏移對加熱的影響程度是很有必要的。
1、模型的建立
圖1所示的模型結構圖是本文進行仿真計算的模型,矩形微波爐腔體的尺寸為267mm×270mm×188mm。微波爐腔體中放置一個石英的玻璃圓盤,其尺寸為113.5mm(底面半徑)×6mm(高)。玻璃圓盤的材料參數為:σ = 0 ,μr= 1 和εr=2.55。圓盤上放置的圓柱體是被加熱的介質模型,其余部分填充的是空氣。使用矩形波導對微波爐進行饋波,其橫截面尺寸為78mm×18mm。
圖1 計算模型結構圖
結論
使用微波爐進行色散介質加熱時,微波源工作不穩定時帶來的隨機頻率偏移影響很大,必須要給予考慮。隨機頻率偏移還會導致整個微波爐的德拜媒質加熱具有非常低的重復性,因此本文建議在研究微波化學反應機理等微波加熱原理時應該采用更加穩定的固態源。