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化学工业与工程2025年第02期:基于电磁热流全耦合的感受器辅助高温微波反应器加热仿真研究

来源:期刊VIP网 时间:


作者:王先锋;尚小标;王文博;范会丽;张群;周家晟;

单位:昆明理工大学机电工程学院;非常规冶金教育部重点实验室;微波能工程应用及装备技术国家地方联合工程实验室;

摘要:微波加热因其高效、快速和均匀的特性而被广泛应用于工业领域。然而,其选择加热的特性使得微波与弱吸波材料耦合效果不明显,限制了微波在工业领域的应用拓展。因此在微波反应器中引入外部感受器(碳化硅),基于电磁-热-流耦合理论建立有限元仿真模型,探讨不同感受器配置对微波加热弱吸波材料效果的影响。结果表明:外部感受器的设计不仅要考虑其对物料电场分布的影响,还要考虑物料与感受器间的能量传递,使感受器辅助加热和微波体积加热物料的能量转化平衡达到最优;当感受器布置在物料两侧,并与波导侧面平行时辅助加热效果最好,在500 s时平均温度为918.86℃,COV_T为0.133 6;在高温微波反应器内,热辐射是主要的热传递方式,并且温度越高传热越剧烈。

关键词:微波反应器;弱吸波材料;感受器;加热效率;数值模拟

基金资助:国家自然科学基金(51864030); 云南省科技厅重点项目(202101AS070023)