微波真空干燥机干燥系统的设计及干燥均匀性的改善
浅析连续式微波真空干燥设备
子易被电场电离,从而出现气体击穿、拉弧放电 现象,该现象最易发生在微波馈能耦合口和腔体 内场强集中处，不仅会消耗微波能，而且会损坏 部件并产生较大的微波反射，缩短磁控管使用寿
0c59f8e 工业微波设备 /
命。在真空度和微波功率的给定范围条件下，应 合理设计确定微波真空干燥室的结构和尺寸，使 室内的空气击穿场强在安全范围之内。微波真空 干燥室的结构还应保证微波场的均匀性，避免物
微波功率源主要电气线路见2其中关键元件是磁控管ve该系统采用连续波磁控管由具有高漏电感的专用微波变压器t提供磁控管正常工作所需电压在该变压器初级绕组上加220v交流电压后在次级低压绕组中产生用于磁控管阴极加热的灯丝电压与此同时在次级高压绕组中产生千伏级的高压交流电经高压电容c与高压二极管vd组成倍压整流回路后加到磁控管两极之间为磁控管阴极提供一个负高压
微波干燥加工比常规干燥方式加工提高了 产品质量，但由于干燥温度一般在 70℃以上，干 燥速度快，易导致部分产品内部糊化，降低了产 品品质;微波真空干燥技术把真空干燥与微波干
燥的特点有机结合，在真空条件下利用微波能进 行物料的干燥加工，真空环境保证了物料能在低 温条件下进行干燥，微波干燥物料又具有瞬时高 效性，因此可以实现物料的快速低温干燥。研制
移动和上下径向转动，可均匀接受微波能。物料 干燥处理结束后，通过出料系统输出,完成卸料。 该设备主要包括进料系统、输送系统、微波系统、 真空干燥室、出料系统和真空系统 6 个部分。
0c59f8e 工业微波设备 /
微波真空干燥设备的关键技术
(1)微波真空干燥室在真空状态下，由于真 空度的降低，降低了空气的击穿场强，使气体分
(3)连续式进出料结构连续式进出料结构可 保证设备的连续化生产，由于进出料动作频繁， 所以该结构需具有较好的密封性来保持整个系 统的真空度并防止微波泄漏，所以密封是该部件
微波真空干燥设备控制系统的数字化设计
微波真空干燥设备控制系统的数字化设计发表时间：2018-01-05T21:21:02.337Z 来源：《基层建设》2017年第27期作者：万光辉梁君[导读] 摘要：为提高微波真空干燥设备数字化与智能化的水平，对微波真空干燥设备电气控制系统进行了分析。
皇明太阳能股份有限公司山东德州 253100摘要：为提高微波真空干燥设备数字化与智能化的水平，对微波真空干燥设备电气控制系统进行了分析。
设计了一种集微波干燥与真空干燥于一体的新型装置，波导与波源冷却装置相互集成，有效地解决了微波分布不均匀、易损坏微波源这两个难题。
材料室是微波室和真空室的交叉口，可以使材料经受微波辐射和真空。
本实用新型一方面可以方便地拆卸物料托盘，另一方面又能充分利用物料室的空间。
模块化冷阱设计，使冷阱根据干燥需求自由装卸，能有效提高冷阱的利用效率。
微波真空干燥设备设计巧妙，安全可靠，能满足高质量物料干燥的要求。
关键词：微波干燥；真空干燥；模块化1 前言微波真空干燥能保持食品的原有风味和营养，保留原料的生理活性，提高保健食品的功能性，有效地保持材料的形状和颜色；在真空状态下，水的汽化温度低，可以实现低温干燥，保持加工材料原件，避免易腐材料活性成分的氧化，使产品具有良好的复水性；内微波穿透材料，内部和外部的热量加热]几乎在同一时间的材料，材料的内部和外部的加热均匀性，克服了真空热传导问题。
因此，大大提高了工作效率和产品质量，使其广泛应用于农副产品、保健品、药材干燥、化工产品低温浓缩、结晶水分离等高附加值产品。
随着干燥设备的进一步应用，数字化和智能化设备的要求越来越高，除了干燥温度的显示和控制，也被称为故障检测、显示和上传信息，便于集中管理和控制，很难实现对继电器的控制。
一般电子产品易受微波干扰。
因此，采用具有良好抗干扰性能和通信功能的PLC控制系统。
2 微波真空干燥设备各部分的设计2.1 微波制热部分2.1.1微波源及波导微波源和波导焊接为一个整体，上层是微波源，下法兰之间设有波导和波导的来源，对金属法兰和微波真空干燥设备的焊接或螺纹连接的外墙，保证微波不会泄漏。
微波干燥的工作原理及优化设计
微波干燥的工作原理及优化设计微波干燥是一种利用微波能量进行物料干燥的技术。
与传统的热风干燥相比，微波干燥具有速度快、效率高、质量好等优势。
本文将介绍微波干燥的工作原理，并探讨如何进行优化设计，以提高干燥效果和经济效益。
一、微波干燥的工作原理微波干燥是一种将微波能量直接传输到物料内部，以内部加热方式进行干燥的技术。
其工作原理可归纳为以下两个方面：1. 微波能量的传输和吸收当微波能量通过物料时，其传输会发生两种现象：穿透和吸收。
物料的吸收取决于物料的介电性能，即介电常数和介电损耗因子。
在微波场作用下，如果物料的介电损耗因子较大，即对微波能量的吸收较强，干燥效果会更好。
2. 热传导和传质微波干燥同时包括热传导和传质两个过程。
物料在微波辐射下产生的热量会通过传导传递到物料的内部，并通过传质作用将物料内的水分蒸发出来。
传质速率取决于物料表面的水分蒸发速率和物料内部的传质速率。
通过合理控制微波功率和传质条件，可以实现快速而均匀的干燥效果。
二、微波干燥的优化设计为了提高微波干燥的效果和经济效益，需要进行优化设计。
以下几个方面是值得考虑的：1. 微波功率和频率的选择微波功率和频率是微波干燥的重要参数。
合理选择微波功率可以实现快速干燥，但过高的功率会引起物料的热过量，导致干燥不均匀。
频率的选择也应根据物料的特性进行调整，以提高微波能量的吸收效果。
2. 干燥温度和时间的控制干燥温度和时间直接影响微波干燥的效果。
过高的温度会导致物料变质，而过长的干燥时间则会增加生产成本。
因此，需要根据物料的特性和需求来选择合适的温度和时间参数，以实现高效的干燥效果。
3. 微波干燥设备的设计微波干燥设备的设计也是优化的重要环节。
合理设计微波辐射系统和传质系统，可以实现微波能量的均匀传递和物料内部的快速传质。
同时，设备的结构设计应方便清洁和维护，提高生产效率和设备的使用寿命。
4. 过程监控和控制通过实时监测干燥过程中的物料温度、湿度和微波功率等参数，可以及时调整微波干燥设备的工作状态，实现高效的控制。
微波真空干燥机干燥系统的设计及干燥均匀性的改善
ｒ ｏａｔ ｖ ｕｒｎｅｄｔｅｍ ｔ ｉ 姆 ｎ ｎ ｏｍ ｔ ｓ ｇｓ ｖ ｌｔ ｏ ｅｒａｉ ａ ｉ ｎｓ ｏ ｄｓｏｔ ｅ ｉｕｅ ｅ ｎｎ ｉ ｇａａｔｅ ａ ｒ ｌ ｓ ａ ｙ ｃ ｔ ｈ ｅａ ｇｕｉ ｒ ｉ ．Ｕ ｉ ｉ ｅ ｐａ ｒ ｃｅｓ ｌ ｄｔ ｃ ｅｓ ｕ ｒ ｎｔ ｓ ｒ ｆ ｙ ｎ ｅｄ ｅ ｄ ｇ ｎ ｏ ｈｋ ｃｌ ｈ ｅ ｈ ｍｏ ｔ
Ａｂ ｔａ ｔ ｅ ｕｔ ｈ ｗ ｄ ｔａ ｃｅ ｓｎ ｅｌｎ ｆ ｅｏ ａ ｔ ａｉ ｏ ｄｉｃｅｓ ｅｎ ｍｂ ｒｏ ｒｓｎ ｔｒｑ ｅ ｃ ｄ ｅ－ ｓｒ ｃ ：Ｒ ｓ ｓｓ ｏ ｅ ｔｉ ｒａｉｇｔ ￣ｈｏ ｓｎ ｎ ｖｔ ｃ ｕ ｎ ｒａｅｔ ｕ ｅ ｅ ｏ ａ ｆ ｕ ｎ ｙｍｏ ｅｏ Ｄ８ ｌ ｈ ｎ ｈ ｅ ｒ ｃ ｙ ｌ ｈ ｆ ｎ ｅ ｆ
福建农林大学学报 （ 自然科学版 ）
Ｊｕｎｌ ｆ ｕｉ ｇｉｕ ｕｅａｄＦ ｒ ｔ ｎｖｒ ｔ Ｎ ｔｒｌ ｃ ｎｅＥ ｉｏ ） ｏｒａ ｏ ｊ ｎＡ ｒ ｌ ｒ ｎ ｏ ｓ ｙＵ ｉｅｓｙ（ ａ ａ Ｓｉ ｃ ｄｔｎ Ｆ ａ ｃｔ ｅｒ ｉ ｕ ｅ ｉ
第４ ｏ卷 第 １ 期
２１年 １ ０１ 月
微波真空干燥立 ， 宋洪波 ， 郑宝东 （ 福建农林大学食品科学学院， 福建 福州 ３００ ） ５０２
摘要 ： 果表明 ： 结 增加谐振腔长度可增加 等宽高矩形谐振腔的谐振 频率模式 数 目， 提高微波 场均匀性 ； ｍ× ０ｃ ９ ｃ ９ ０ ｍ×１０ ０ ｃ ｍ矩形谐振腔具有 ２２ ４ 个谐振频率模式 ； 在干燥室 上 、 壁面对 角交叉 、 下 均匀布置 微波馈 口可保证 回转 干燥 的均匀 性 ； 采 用筛底载料盘或降料层厚度 ， 可缩短物料颗粒蒸发水分 的迁 移路 径 ， 高干 燥速度 ， 均 提 缩短 干燥时 间． 以胡萝 卜 为例 ， 在装 载量为 ４ｌ、 波功率为 ４ｋ 真空度为 Ｏ ８Ｍ ａ ， ｇ微 【 Ｗ、 ． Ｐ 时 采用筛 底载料盘所需 的干燥时 间比采用实底 载料盘缩短约 １ ｉ； ０ ０ｍｎ 料层厚度每增加 ２ ｍ， 干燥时 间增 加约 １ ｉ ｃ ０ ｎ ｍ ． 关键词 ： 微波 ； 真空 ； 干燥 ； 均匀性 ； 干燥特性
微波干燥工艺参数优化
微波干燥工艺参数优化微波干燥工艺参数优化微波干燥是一种高效、快速的干燥方法，已广泛应用于食品、农产品和化工等领域。
然而，微波干燥的效果受到许多工艺参数的影响，因此需要进行优化。
首先，我们需要确定干燥物料的初始含水率。
这是一个重要的参数，因为它直接影响到干燥时间和能耗。
过高的初始含水率会导致干燥时间过长，而过低的含水率则会浪费能源。
因此，我们需要根据具体物料的性质和要求来确定初始含水率。
接下来，我们需要确定微波功率和频率。
微波功率是指微波设备输出的功率大小，而频率则是指微波设备的工作频率。
这两个参数直接影响到微波干燥的效果和速度。
通常情况下，功率越高，干燥速度越快，但也会增加能耗和干燥物料的温度。
频率的选择要根据物料的性质和设备的特点来确定，一般常用的频率为2.45GHz。
然后，我们需要确定微波干燥的时间。
干燥时间取决于干燥物料的性质、初始含水率、微波功率和频率等参数。
一般来说，干燥时间可以根据实验和经验得到。
在实际应用中，可以通过不断调整干燥时间来达到最佳的干燥效果。
此外，还需要考虑微波功率的分布和干燥物料的排列方式。
微波功率的分布不均匀会导致干燥不均匀，因此需要合理安排干燥物料的位置和排列方式。
在实际操作中，可以采用旋转盘、转鼓或传送带等方式来实现物料的均匀干燥。
最后，还需要考虑干燥物料的质量和干燥后的保存方式。
微波干燥可能会对物料的质量产生一定的影响，因此需要针对具体物料进行评估和调整。
同时，在干燥后，应注意物料的保存方式，避免受潮和变质。
综上所述，微波干燥工艺参数的优化是一个复杂的过程，需要考虑多个因素的综合影响。
通过合理选择初始含水率、微波功率和频率、干燥时间，以及合理安排物料的排列方式，可以达到最佳的干燥效果。
同时，还需要对干燥物料的质量和保存方式进行评估和调整，以确保干燥后的物料质量和保存期限。
微波干燥设备创新
微波干燥设备创新微波干燥设备创新微波干燥设备是一种应用微波能源进行干燥的先进设备。
微波干燥技术相比传统的热风干燥技术具有更高的效率和更快的干燥速度。
近年来，为了进一步提高微波干燥设备的性能和可靠性，不断有创新被应用到微波干燥设备的设计和工艺中。
首先，一项关键的创新是微波干燥设备的能量传输机制。
传统的微波干燥设备主要通过微波辐射传输能量，但是在干燥过程中容易出现能量不均匀分布的问题。
为了解决这个问题，研究人员提出了一种基于波导和共振腔的微波能量传输机制。
通过优化波导和共振腔的结构和布局，可以实现更均匀的能量传输，从而提高干燥的效率和均匀性。
其次，另一个创新是微波干燥设备的温度控制技术。
传统的微波干燥设备通常采用传感器测量干燥物料的温度，并通过反馈控制来调节微波功率。
但是这种方法存在响应滞后和控制精度不高的问题。
为了解决这个问题，研究人员提出了一种基于模型预测控制的温度控制方法。
该方法通过建立干燥过程的数学模型，并利用模型来预测干燥物料的温度变化，从而实现更准确的温度控制。
此外，还有一项创新是微波干燥设备的智能化监测技术。
传统的微波干燥设备通常只能监测干燥物料的温度和湿度等基本参数。
为了提高设备的监测能力，研究人员引入了先进的传感技术和数据处理算法。
通过安装多种传感器并利用数据处理算法对传感器数据进行分析和处理，可以实现对干燥物料的状态、品质和干燥过程的实时监测和控制。
最后，一个重要的创新是微波干燥设备的节能优化技术。
传统的微波干燥设备存在能量利用率低和能源消耗较大的问题。
为了解决这个问题，研究人员提出了一种基于能量循环利用的节能优化技术。
通过设计和优化微波干燥设备的结构和工艺，可以实现微波能量的循环利用，并最大限度地减少能源消耗。
总之，微波干燥设备的创新是一个持续不断的过程。
通过优化能量传输机制、改进温度控制技术、智能化监测和节能优化等方面的创新，可以进一步提高微波干燥设备的性能和可靠性，促进其在干燥领域的广泛应用。
真空微波干燥机原理
真空微波干燥机原理一、前言真空微波干燥机是一种新型的干燥设备，具有干燥快、能耗低、产品质量好等特点，在食品、医药、化工等领域有着广泛的应用。
本文将介绍真空微波干燥机的原理、特点、优缺点以及应用。
二、原理真空微波干燥机是在真空环境下利用微波能进行加热，使湿物质内部产生热量从而蒸发物质。
其主要工作原理是：将湿物质放入真空室内，将真空室内的压力降至一定的水平，然后通过微波发生器将微波能量传入真空室内，经过湿物质内部的快速旋转和产生摩擦，从而产生热量，使湿物质内部水分快速蒸发，最后在真空环境下将水蒸气通过真空泵排出。
三、特点1.速度快：真空微波干燥机利用微波能加热，其加热速度快，可以显著减少干燥时间。
2.能耗低：在干燥的过程中，因为是在真空环境下进行的，所以能量的损耗很少，节省了能源。
3.产品质量好：干燥过程中，湿物质内部的热量是均匀的，不会对产品造成热点，从而保证了产品的质量。
4.操作简便：真空微波干燥机的操作比较简单，只需要将物质放入真空室中，选择干燥的时间和温度即可。
5.适用范围广：真空微波干燥机适用于食品、医药、化工等行业的产品干燥，如药材、饲料、罐头食品、蔬菜水果等。
四、优缺点优点：1.干燥速度快，能耗低。
2.干燥过程中不会对产品造成热点，保证了产品的质量。
3.操作简便。
4.适用范围广。
缺点：1.设备成本较高。
2.操作需要一定的专业知识。
3.需要一定的维修保养。
五、应用真空微波干燥机的应用范围很广，主要应用于以下几个方面：1.食品行业：罐头食品、水果干、蔬菜干等。
2.医药行业：药材、药品原料等。
3.化工行业：化工原料、塑料原料等。
4.其他行业：纸张、皮革、饲料等。
六、结论真空微波干燥机是一种新型的干燥设备，具有干燥速度快、能耗低、产品质量好等优点，适用于食品、医药、化工等行业的产品干燥，应用范围广，但设备成本较高，操作需要一定的专业知识，需要一定的维修保养。
七、发展前景随着科技的不断进步和应用的广泛推广，真空微波干燥技术在未来的发展前景非常广阔。
微波真空干燥技术
微波真空干燥技术汤大卫波出电磁波1=十涉衍射时反射等列的屯磁波波4特忭微波能虽藉屯磁波来传产吸收和穿达现备由磁控管叫出的1波外激仙胙和波导进装栽6被。
物的波揩彻泌作谐振腔内把1振保从加热物。
作依频屯磁抛涔米引发分子运4叱物料整阼加热山十外部水分的戈发，成4外部介质的夂换外部温度比内部低，从而形成个由内向外的温傻梯 1.水分物料中总是倾向于从人外迁移的过程闪此物料内部的吼4怡热叫的，这。
特性史微波成力极的燥热源。
作食品了业中。
让映吧物职需要迸低温快速下燥微波技七与空技凇的结合就干燥时间微波真空干燥时间的选择十分重耍也受着许多因素的影响Epti据蒸发量要求配应适苎大小的系统装置。
物料本身的干燥难易程度。
即物料分子与水分子或相应溶剂的亲和水平。
他晷含次率的要求。
如般千燥成，含水率可以控制在35如要求低至1或以惮时间需相应地延1.溶昶类。
不同的溶剂所需的千燥间及难易程度各有不同而某些溶剂可能需要配1巧的回收系统物料的尺寸及特性微波具有穿透性。
可以干燥相对较大的物料但所需的千燥时间也因而有所改变。
事实上在微波真空干燥过程中物料内部逐渐形成疏松多孔状，其内部的导热性开始减弱即物料逐渐变成不良的热部温度会高于外部物料体枳愈大外温度禅度就愈大1部的热传不能衡微波所产屯的温差，使度梯度达到能接受的水平因此除非仵特殊迅1否则应预先把物料处理到较的粒状或状以改进千燥的效甲〃当物料必须以较欠的形式出观十需在物料接近减速千燥期时降低微波功牵从而有效减少其外榀差柯心1的反效果是延长了千燥时枨小物料的千燥数据，减速1.燥时1将从05分钟延长至2540分钟作尺多数情况下，这数据是以接受的粉朱状产品在微波干燥打代独持性。
约它们被堆积在起。
不以石成是许多小颗粒而是个尺的整体此时需要特别注意料垲的内外温莘干燥温度产品的千燥温度公根椐每个燥明般来说，4水率较高，1物料的蒸发温度接近rfHft空度下水或相府溶剂的蒸发温度。
标准的作，对应水的蒸发温度约20251当进入减速燥阶段，物料中的游离水巳基本蒸发掉，物料分子与水分女的结0始发生作用物料温度会明显上升，物料愈干燥，温度升的速度就愈快。
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空干燥室的结构及尺寸和微波的谐振
有密切关系 ,即与微波分布的均匀性相
关. 矩形谐振腔具有多谐性 [ 5 ] ,而多模
谐振能够提高微波真空干燥室中的微
波分布均匀性. 因此 ,本研究中微波真
空干燥室采用矩形腔. 矩形谐振腔结构 示意图如图 2所示.
假设矩形谐振腔边长分别为 a、b、
图 2 矩形谐振腔结构示意图 Fig. 2 Schematic diagram of rectangular resonant cavity
司提供.
1. 3 微波真空干燥机的结构及原理
如图 1所示 ,微波真空干燥室的上外壁面和下外壁
面分别装有微波馈入口. 真空泵通过与微波真空干燥室
相连的真空管抽真空. 载有物料的载料盘在回转装置的
带动下作回转运动. 载料盘因自身重力作用 ,在公转过
程中始终保持水平 ,避免了载料盘翻转致使物料散落.
物料在真空条件下实现较低温度的微波干燥. 1. 4 测定方法
本研究着眼于微波真空干燥机的干燥系统 ,以及微波馈入口布局和载料方式与干燥均匀性的关系 ,为 微波真空干燥机在农产品物料均匀干燥方面的应用提供依据.
1 材料与方法
1. 1 试验材料 原料 :胡萝卜为市售 ,平均含水率为 85. 8% ;清洗 、去皮后切成 10 mm ×10 mm ×10 mm 小块备用.
·86·
福建农林大学学报 (自然科学版 )
第 40卷
1. 2 仪器设备
微波真空干燥机自制 ,极限真空度为 0. 08 M Pa,工作频率为 ( 2450 ±50) MHz. DHG29070A 型电热恒
温鼓风干燥器由上海精宏实验设备有限公司提供. BS2
124S型电子分析天平由北京赛多利斯仪器系统有限公
收稿日期 : 2010 - 04 - 23 修回日期 : 2010 - 11 - 20 基金项目 :国家“十一五 ”科技支撑资助项目 (2007BAD07B05). 作者简介 :安凤平 (1965 - ) ,女 ,副教授. 研究方向 :食品科学与工程研究. Email: p ingfengan@163. com.
载量为 4 kg、微波功率为 4 kW、真空度为 0. 08 M Pa时 ,采用筛底载料盘所需的干燥时间比采用实底载料盘缩短约 10 m in;
料层厚度每增加 2 cm ,干燥时间增加约 10 m in.
关键词 : 微波 ; 真空 ; 干燥 ; 均匀性 ; 干燥特性
中图分类号 : TQ082. 677
式所对应的谐振频率大于或小于中心工作频率附近的频率范围的模式均不能生成. 据此 ,模式数目可用下
式表示 :
f0
-
△f≤f0
=
C 2
m
2
+
a
n
2
+
b
p l
2
≤f0 + △f
(4)
式中 , △f表示中心工作频率附近的频宽. 由于本研究中的载料装置为回转式 , 因此矩形谐振腔的宽
度和高度应相等. 初步选取 a = b = 90 cm , l = 100 cm , f0 = 2450 MHz, △f = 50 MHz,将这些已知条件代入式 (4) ,经计算得式 (5).
表 1 矩形谐振腔尺寸与谐振频率模式数目的关系 Table 1 Relation between rectangular resonant cavity size
and the number of resonant frequency mode
a / cm
b / cm
谐振频率模式数目 l = 90 cm l = 95 cm l = 100 cm
文献标识码 : A
文章编号 : 167125470 (2011) 0120085206
D esign of dry ing system of m icrowave vacuum dryer and the im provem en t of dry ing un iform ity
AN Feng2p ing, HUANG J ian2li, SONG Hong2bo, ZHENG B ao2dong
福建农林大学学报 (自然科学版 ) Journal of Fujian Agriculture and Forestry University (Natural Science Edition)
第 40卷 第 1期 2011年 1月
微波真空干燥机干燥系统的设计及干燥均匀性的改善
安凤平 , 黄建立 , 宋洪波 , 郑宝东 (福建农林大学食品科学学院 ,福建 福州 350002)
湿基含水率 :
1. 微波真空干燥室 ; 2. 微波馈入口 ; 3. 真空管 ; 4. 回转装置 ; 5. 载料盘. 图 1 微波真空干燥机工作原理示意图
Fig. 1 Schematic illustration of m icrowave vacuum dryer
Xw = (Mw /M ) ×100%
摘要 : 结果表明 :增加谐振腔长度可增加等宽高矩形谐振腔的谐振频率模式数目 ,提高微波场均匀性 ; 90 cm ×90 cm ×100
cm 矩形谐振腔具有 242个谐振频率模式 ;在干燥室上 、下壁面对角交叉 、均匀布置微波馈口可保证回转干燥的均匀性 ;采
用筛底载料盘或降料层厚度 ,均可缩短物料颗粒蒸发水分的迁移路径 ,提高干燥速度 ,缩短干燥时间. 以胡萝卜为例 ,在装
86%和 5% ,比热容为 3. 88 kJ ·kg- 1 ·K- 1 ,物料干燥前的温度为 25 ℃,干燥后的温度为 75 ℃,水的汽化
潜热为 2418. 4 kJ ·kg- 1 ,干燥时间为 3600 s. 经计算可得所需的热量 Q 为 8857. 88 kJ.
(6)
式中 : Q 表示干燥物料所需的热量 ( kJ ) ; m0 表示加载物料的质量 ( kg) ; Xw1表示物料干燥前的初始含
水率 ( % ) ; Xw2表示物料干燥后的终含水率 ( % ) ; T1 表示干燥前的物料温度 ( K) ; T2 表示干燥后的物料温
度 ( K) ; c1 表示干物料的比热容 ( kJ·kg- 1 ·K- 1 ) ; Hr 表示水的汽化潜热 ( kJ ·kg- 1 ).
(1)
式中 : Xw 表示湿基含水率 ; Mw 、M 分别表示物料中的水分质量和物料质量.
干基含水率 :
X = Mw
(2)
M - Mw
式中 : X 表示干基含水率 ;M s 表示物料的干物质质量. 干物质质量测定采用 105 ℃恒重法.
1. 5 微波真空干燥系统的设计
1. 5. 1 干燥室的型式及尺寸 微波真
微波功率 P的计算见下式 [ 5 ].
P
=
Q
ηt 1η2
(7)
式中 : P表示微波功率 ( kW ) ; t表示干燥时间 ( s) ;η1 表示微波加热效率 ( % ) ;η2 表示微波转换效率
(% ).
按每小时干燥 4 kg农产品的生产能力 ,确定微波功率. 以胡萝卜为例 ,初始含水率和终含水率分别为
微波真空干燥具有干燥速度快 、时间短 、物料温度低 、色香味及营养成分保留好等优点 ,而且参数容易 控制 ,能干燥多种不同类型的物料 [ 1 - 2 ] ,耗能是普通干燥设备的 1 /3 - 1 / 4[ 3 ] ,在食品 、药品 、化工 、生物制 品等方面的应用越来越广泛 [4 ]. 微波加热的均匀性影响到各部分物料的干燥速度以及干燥后成品质量的 均一性. 微波对单个物料加热为均匀加热 ,这是因为微波辐射进入物料内部 ,使物料内的水等极性分子按 微波频率进行同步旋转和摆动而产生磨擦热 ,使物料内部和表面同时升温 ,使水分从物料中蒸发出来 [1 ]. 而就整个加热腔而言 ,微波以多个模式在腔内形成谐振 ,微波形成的模式越多 ,加热越均匀 ,但形成模式的 数目受腔体尺寸 、形状 、耦合口位置及数量 、物料的数量等诸多因素影响 [3 ]. 目前微波真空干燥均匀性差 的问题仍未得到有效解决 ,采用传统的实底载料盘的干燥时间较长.
1. 5. 2 微波功率的计算 根据该微波真空干燥机生产能力 ,计算干燥所需的热量. 物料所需的热量主要
包括物料温度的升 0 [ 4. 18Xw1 ( T2 - T1 ) + c1 ( 1 - Xw1 ) ( T2 - T1 ) + Hr ( Xw1 - Xw2 ) ]
80
80
180
190
208
85
85
189
217
221
90
90
198
223
242
只有当其尺寸大于 85 cm 时 ,增加长度方可有效增加谐振频率模式数目 ,因此确定谐振腔宽度及高度均为
90 cm. 考虑到腔体内载料装置结构及安装的实际需要 ,腔体长度应适当大于宽度和高度 ,因此确定长度为
100 cm. 此矩形腔内的微波谐振频率共有 242个模式.
210≤m 2 + n2 + 0. 81p2 ≤221
(5)
第 1期
安凤平等 :微波真空干燥机干燥系统的设计及干燥均匀性的改善
·87·
求解式 ( 5)可得 m、n的最大值为 14, p的最大 值为 16.
采用 C语言编程并求解 ,可得不同边长的谐振 频率模式数目 (表 1).
由表 1可以看出 ,当矩形谐振腔的长度一定时 , 增加腔体的宽度和高度 ,谐振频率模式数目增加的 个数相对较少 ;当腔体的宽度和高度相等且一定时 ,
l,依据多模谐振微波理论 ,该矩形谐振腔谐振频率 f0 见下式 [ 4 ] .
f0
=
C 2
m2
n2
p2
+
+
a
b
l
(3)
式中 : f0 表示谐振频率 ; c表示光速 ; a、b、l分别为矩形谐振腔的宽度 、高度和长度 ; m、n、p分别为 z、y、 x轴上半驻波的个数.