作者：張利1尚小標(biāo)2,3,4白永珍2李廣超2肖利平2

作者單位：1. 濟(jì)寧學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院2. 昆明理工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院3. 非常規(guī)冶金教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室4. 微波能工程應(yīng)用及裝備技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室

刊名：工程科學(xué)與技術(shù)

ISSN：2096-3246

出版年：2024-03-11

卷：56

期：2

起頁：118-128

止頁：

分類號：TQ174.1

語種：中文

關(guān)鍵詞：微波加熱;氮化硼;透波性能;介電常數(shù);耐火結(jié)構(gòu);

內(nèi)容簡介

耐火結(jié)構(gòu)的熱透波性能對微波加熱的模式和效率均具有重要影響，所以明確耐火結(jié)構(gòu)在微波加熱過程中的動(dòng)態(tài)熱透波性能變化至關(guān)重要。本文以氮化硼陶瓷為研究對象，通過實(shí)驗(yàn)測試了其在915 MHz、2 450 MHz兩種頻率下的寬溫域(25～1 000℃)介電特性，采用傳輸線理論計(jì)算了氮化硼陶瓷的功率透過系數(shù)，并對其介電常數(shù)、介電損耗因子等參數(shù)的溫度特性進(jìn)行了分析。研究表明：25～1 000℃，兩種頻率下的介電常數(shù)變化幅度較小，介電常數(shù)僅變化了1.8%左右；兩種頻率下的介電損耗因子隨溫度呈波動(dòng)性變化，900℃之后都呈指數(shù)增長的趨勢。微波在氮化硼陶瓷中的波長和穿透深度均隨溫度的增加呈現(xiàn)下降趨勢；當(dāng)頻率增大時(shí)，穿透深度隨頻率的增大而減小。氮化硼陶瓷的透波性能在兩種極化模式下存在明顯差異，水平極化(TM)明顯高于垂直極化(TE)。當(dāng)頻率為915 MHz時(shí)，可以考慮材料厚度值為0.08 m左右作為優(yōu)化材料厚度，同時(shí)以入射角度在θi≤67°范圍內(nèi)入射具有良好的透波性能(PTC≥0.7)。當(dāng)頻率為2 450 MHz時(shí)，可以考慮材料厚度值為0.06 m作為優(yōu)化材料厚度，在TE極化模式中應(yīng)優(yōu)先考慮微波入射角度在θi≤58°范圍內(nèi)入射，在TM極化模式中建議入射角度θi≤77°入射具有較好的透波效果(PTC≥0.9)。本研究對微波加熱設(shè)備內(nèi)爐襯材料的選擇、工藝參數(shù)的設(shè)定以及有效提高微波能的利用率具有重要的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。