微波加热技术在钼工业中的应用

采矿 湿法冶金 浮选药剂 冶金工程 微波技术

第

29卷第2期中　国　钼　业Vol.29No.2

CHINAMOLYBDENUMINDUSTRY2005年4月April　2005

微波加热技术在钼工业中的应用

杨晓青

1,2

,秦文峰,罗振中,贺跃辉

312

(1自贡硬质合金有限责任公司,四川　自贡　643000)(2中南大学粉末冶金国家重点实验室,湖南　　410083)

(3电子科技大学,四川　　)

摘　要:简要介绍微波加热的发展历程,,钼工业中的应用情况关键词:;;.2:A　　　文章编号:1006-2602(2005)02-0043-04

APPLICATIONOFMICROWAVEHEATTECHNOLOGYINMOLYBDENUMINDUSTRY1,2312

YANGXiao-qing,QINWen-feng,LUOZhen-zhong,HEYao-hui(1ZigongCementedCarbideCorpLtd,Zigong643011,Sichuan,China)

(2CentralSouthUniversity,Changsha410083,Hunan,China)(3ElectricalScientificUniversity,Chengdu610000,Sichuan,China)

Abstract:Thedevelopment,principleandcharacteristicofmicrowaveheattechnologywasreviewed,theapplica2tionofmicrowaveheattechnologyinmolybdenumindustrywassummarizedspecially.Keywords:microwave;molybdenum;drying;calcination

0　前　言

微波具有波长短(1m～1mm)、频率高(300MHz～300GHz)、量子特性明显等特征。微波技术广泛应用于雷达、导航、多路通讯、遥感及电视等方[1]

面。20世纪60年代开始,人们逐渐将微波加热技术应用于纸类、木材、树脂挤出等物理加工过程。近年,在钼工业的生产过程中导入微波加热技术,不仅可有效提高反应转化率、选择性,而且体现出节能、环保等诸多优点,其作为实现绿色工艺的手段之

[2]

一而受到人们的广泛重视。

功率耗散从而达到能量转化的目的。能量转化的方式有许多种,如离子传导、偶极子转动、界面极化、磁滞、压电现象、电致伸缩、核磁共振、铁磁共振等,其中离子传导及偶极子转动是微波加热的主要原理

。

图1　不同材料的微波吸收特性

1　微波加热的基本原理

[4]

微波是一种能量(而不是热量)形式,但在介质

中可以转化为热量。材料对微波的反应可以分为四种情况:(1)穿透微波;(2)反射微波;(3)吸收微波。(4)部分吸收微波,如图1所示。

一般在微波能加工领域中,所处理的材料大多是介质材料,而介质材料通常都不同程度地吸收微波能,介质材料与微波电磁场相互耦合,会形成各种

收稿日期:2005-01-21

作者简介:杨晓青(1974—),男,1998年毕业于中南大学粉末冶金专

业,现为中南大学工程硕士研究生。

微波加热是一种依靠物体吸收微波能将其转换成热能,使自身整体同时升温的加热方式而完全区别于其他常规加热方式。传统加热方式是根据热传导、对流和辐射原理使热量从外部传至物料内部,热量总是由表及里地传递进行加热物料,物料中不可避免地存在温度梯度,故加热的物料不均匀,致使物料出现局部过热,影响物料质量及反应过程,且加热速度慢,能耗高。微波加热技术与传统加热方式不同,它是通过被加热体内部偶极分子高频往复运动,产生“内摩擦热”而使被加热物料温度升高,不须任何热传导过程,就能使物料内外部同时加热、同时升温,加热速度快且均匀,

仅需传统加热方式的耗能量

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的几分之一或几十分之一就可达到加热的目的。

根据在单位时间单位体积的电介质在微波中所产生的热量(P)与电场强度(E)、频率(f)及电介质

δ)之间的关系式的介电损耗系数(tg

2

εδ(1)P=f E r tg

式中的εr代表物质的介电常数。

从上式可以看出,物质在微波场中所产生的热量大小与物质种类及其介电特性有很大关系,即微波对物质具有选择性加热的特性。

2　微波加热的特点

[4～6]

、操、提高生产率、降低成本,又可以提高产品质量。与传统加热方式相比,微波加热有以下特点:2.1　加热均匀、速度快

一般的加热方法是凭借加热周围的环境,以热量的辐射或通过热空气对流的方式使物体的表面先得到加热,然后通过热传导传到物体的内部。这种方法效率低,加热时间长。

微波加热的最大特点是,热量是在被加热物内部产生的,热源来自物体内部,加热均匀,不会造成“外焦里不熟”的夹生现象,有利于提高产品质量,同时由于“里外同时加热”大大缩短了加热时间,加热效率高,有利于提高产品产量。微波加热的惯性很小,可以实现温度升降的快速控制,有利于连续生产的自动控制。2.2　选择性加热

微波加热所产生的热量和被加热物的损耗有着

δ在0.001到0.5的范围密切关系,各种介质的tg

内,所以各种物体吸收微波的能力有很大的差异,一

δ大的介质很容易用微波加热,水的tgδ般说tg≈013,所以水能强烈地吸收微波,一般含水量在百分之几至百分之几十的物质都能有效地用微波加热。

δ相反tg太小的介质就很难用微波加热。这就是微波对物体具有选择性加热的特点。2.3　控制及时、反应灵敏

常规的加热方法,如蒸汽加热、电热、红外加热等,要达到一定的温度,需要一定的时间,在发生故障或停止加热时,温度的下降又学要较长时间。而微波加热可在几秒的时间内迅速地将微波功率调到所需的数值,加热到适当的温度,便于自动化和连续化生产。2.4　强场高温

介质中单位体积内吸收的微波功率正比于电场

强度E的平方,因此电场强度越强,吸收的功率就越多,在单位时间内单位体积中,产生的热量与在相同热容量和相同散热条件下的温升就越大,可以通过调节场强来控制加工件上升的温度,在很高的场强下能使加工物件在极短的时间内上升到需要的加工温度,,它能使食品在,产品的质,2.、单位体积内产生的热量以及在相同热容量和散热条件下的温升,从这一点可知微波加热比高频加热优越的原因。对

δ于某一tg的介质,要增加单位体积内的吸收功率

有两个办法:一是增加电场强度;一是提高频率。但前者受到高频击穿的限制,特别是在低气压和水蒸汽密度大的场合更容易产生高频击穿,因此在一定的击穿场强的限制下,要提高吸收功率,采用更高的频率是更为有效的途径。2.6　微波加热穿透能力强

远红外加热的频率比微波加热的频率更高,照理加热效率要更好,但其实不然,这里面还存在一个穿透能力的概念。远红外加热虽有许多优点,应用也比较广泛,但从对物体的穿透能力看,红外线就远不如微波。那么,什么叫穿透能力呢?穿透能力就是电磁波穿透到介质内部的本领,电磁波从表面进入介质并在其内部传播时,由于能量不断被吸收并能转化为热能,它所携带的热量就随着深入介质表面的距离以指数形式衰减。

穿透深度定义为,材料内功率密度为表面能量密度的1/e(约为36.8%)算起的深度,用D表示,其计算公式为:

D=λ0

(2πεδ)2tg

(2)

式中:λ0—电磁波在自由空间波长;

ε’—介质常数;δtg—损耗的正切,为介电损耗对介电常数之比。

从式(2)可以看出穿透深度和波长是同一数量级,微波加热所对应的波长是几毫米到几十厘米。因此,除了特大的物体外,一般可以作到表里一起加热。而远红外加热的波长范围在56～1000μm,加热时穿透能力很差,在远红外线照射下,只有物体表面一薄层发热,而热量要到内部 …… 此处隐藏：6135字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……