微波辅助生物柴油生产的多物理场耦合计算研究

多物理场耦合计算对于优化微波加热化学反应体系的生产工艺,避免热点和热失控带来的安全问题起到极其重要的作用。因此,本文首先将微波辅助生物柴油生产涉及到的电磁场方程、热传导方程和化学反应动力学方程进行相互耦合计算,然后依次分析微波功率、醇油摩尔比、反应温度、催化剂用量对生物柴油产率的影响,最终得到制备生物柴油的最优条件并对该条件下的电磁场和温度场分布进行分析。结果表明,在最优条件下,生物柴油产率高、温度分布均匀且无明显热点产生。     

搅拌对微波加热过程中热点形成的影响研究

目前，微波作为一种新型的加热手段已经被广泛应用于化学各个领域中，微波加热过程中由于热点现象存在而造成的危险不容忽视.文中利用有限元方法联合求解了包括电磁场方程、流体力学方程和热传导方程在内的多物理场方程组，研究了搅拌速度的变化对微波加热去离子水过程中热点形成的影响.分析结果显示：搅拌并不能完全消除微波加热过程中的热点.     

一级化学反应体系中电磁波传播的特点

研究了微波在一级化学反应体系中的传播特点.首先将化学反应等效为组分随时间变化的混合物,利用MaxwellGarnett理论和一级化学反应速率方程得到了反应体系等效介电常数随时间变化的关系,然后利用时域有限差分方法对电磁波在其中的传播进行了模拟.结果发现：电磁波在体系中的分布不均匀;随着反应速率的增大,电磁波的能量主要集中在反应体系表面附近,这可能是解释为什么微波加热化学反应中热点现象广泛存在的原因之一.     

锂离子电池热失控特性及电池火抑制过程

为了研究大容量锂离子电池不同种类的热失控特性以及水喷雾对电池火的抑制效果,选用75 A·h锂离子动力电池为研究对象,通过底部电热炉加热诱导电池发生失控反应,并使用水喷雾研究其对电池火焰的抑制过程.结果 表明:在底部功率2 kW且温度为500℃下,锂离子电池平均经过4800s加热后发生热失控现象,热失控共分为五个阶段:受热膨胀、大量烟气释放、形成喷射火、稳定燃烧、自然熄灭.电池表面热失控触发温度为144℃,热失控过程中表面和内部温度最高可达536.8℃和910.1℃,并出现了电压回升现象;水喷雾无法阻止内部反应的进行,可能出现喷射火或复燃现象,在水喷雾的持续作用下能够有效熄灭锂离子电池火焰.研究结果可为锂离子动力电池检测系统和灭火规范提供数据支撑.     

微波场中锰矿粉碳热还原反应研究

采用微波加热和常规加热对锰矿粉的碳热还原反应进行了研究.利用热重分析仪研究温度、粒度和碳氧原子摩尔数比等因素对微波场中锰矿粉碳热还原反应速率的影响,并通过拟合得到碳热还原反应过程动力学方程,进而得到微波加热相对于常规加热碳热还原的速率增加因子Q.实验结果表明:在微波加热时,随着碳氧原子摩尔数比的升高,物料升温速率随之提高;同时,反应前期升温速率较大,随着反应的进行,升温速率逐渐降低.提高碳氧原子摩尔数比和温度,微波加热碳热还原反应速率加快.减小粒度可以提高反应速率,但当粒度减小到150目时,进一步减小粒度后,反应速率不会有明显的提高.相同的温度和保温时间下,微波加热失重率远大于常规加热,微波加热的促进作用在低温和低温反应后期更为显著.     

微波加热FDTD模拟中时间压缩因子的研究

1　引言　　微波加热具有快速、体积加热、效率高等优点 ,因此得到了广泛的应用 .近年来 ,由于微波能够大大加快某些化学反应的速度 ,提高生成物产率 ,改善产物的性能[1] ,因此在化学领域和化工领域都得到了广泛的研究和应用 .但在微波能够改变化学反应速度机理的研究中 ,一个关键的问题是微波辐射过程中化学反应内部温度的分布及其随时间的变化过程 ,是很难通过实验方法得到的[2 ] .此外 ,微波在陶瓷烧结领域也得到了广泛的应用 ,但烧结过程中的温度均匀性有待提高 ,同时由于对烧结过程中陶瓷内部的温度变化缺乏了解 ,常常造成热失控、过烧…     

碳纤维石墨化专用微波矩形槽波导谐振腔的设计及数值模拟

微波作为一种碳纤维石墨化过程中的加热方式，对于实现碳纤维在径向和周向上的均匀石墨化具有潜在优势。由于电磁波在腔体内传递时能量分布有很大的不均匀性，首先针对微波加热腔体的形状和尺寸进行了设计；随后采用Ansys Electronics软件建立了加热碳纤维丝束的电磁加热-热辐射-流动传热模型，模拟了腔体内的电磁场和温度场；最后分析了走丝速度与保护气体流速对于腔内温度场分布的影响，结果表明：保护气体流速对加热过程中丝束能达到的最高温度影响较大，而走丝速度对最高温度的变化基本没有影响。本文研究对于碳纤维微波石墨化加热腔的研制具有较实际的指导意义。     

微波碳热还原不锈钢厂电弧炉粉尘的热力学及实验研究

采用微波加热方法进行碳热还原不锈钢厂电弧炉粉尘,并计算粉尘中金属氧化物的理论开始还原温度.结果表明,微波碳热还原不锈钢厂电弧炉粉尘在热力学上可行.实际测量的粉尘中金属开始还原温度比理论计算值低.微波加热物料过程中形成的热点和电弧可能导致局部高温,有利于碳热还原反应的进行.在900 ℃下,有部分粉尘被还原,随着温度的升高,粉尘的还原程度增大.还原出来的金属相主要以Fe-Cr-Ni合金的形式存在,且成分分布不均匀,残余相主要以FeCr2O4、Fe3O4、CaSiO3、(Mg,Al)SiO3和CaMgSiO4形式存在.     

沥青路面再生机微波加热机理及数值模拟

针对开口微波场中沥青混凝土路面微波加热机理的探讨，从麦克斯韦波动方程、热力学微分方程出发，建立了开口微波场中微波透射沥青混凝土路面材料时的三维有源非稳态加热模型．利用热力学第一边界条件，选用时域差分法求解耦合的麦克斯韦波动方程及热力学偏微分方程组，得到了各种加热条件下沥青混凝土路面材料中的温度场．实验发现，数值计算的结果与实验结果相当吻合，验证了沥青混凝土路面三维有源非稳态微波加热模型的正确性，为开发可用于沥青混凝土路面再生等大尺寸复合电介质微波加热设备提供了理论基础、设计方法和实验依据．     

微小物体表面温度测量与功率管热阻测试

讨论利用红外显微测温仪测量物体微小表面真实温度的方法。通过分析测量 目标大小，响应波长范围和物体表面发射率对红外探测器响应特性的影响．提出计算非 黑体表面真实温度的表达式，并且得到满意的实验验证。利用该红外系统成功地测量了 微波功率管芯片表面的发射率分布以及在直流热耗散下芯片结区的温度分布，计算了峰 值热阻和平均热阻，为微波功率管的热设计提供了实验依据。