基于布谷鸟搜索神经网络的微波加热温度预测模型

微波加热是一种与被加热物直接相互作用的选择性加热方式,具有清洁、节能、减排等特点。针对工业物料作为微波加热负载时,其温度非线性变化的特点,以微波工业加热过程中的多维、海量参数为研究对象,基于泛函接神经网络模型提取样本数据的深度特征,提出了一种基于布谷鸟搜索算法,优化BP神经网络的网络参数,建立了以"数据驱动"为手段微波加热工业物料温度模型。仿真实验结果证明了所提出模型的准确性、实时性。     

基于PLC的微波加热器温度控制系统设计

设计了一套PLC控制的微波加热器温度控制系统。以工业高功率微波加热器为研究对象,用S7-200PLC及模拟量输入、输出模块组成基本控制单元,使加热器内温度保持恒定。针对微波加热器内温度系统的大惯性、非线性特征,采用模糊控制算法来对温度进行处理,克服了传统PID算法参数调整复杂、超调量大的缺点。实验结果表明,对温度采用模糊控制能获得较好的稳态精度和动态特性,能够满足工业领域恒温加热的要求。     

活性炭微波加热制备装置的仿真设计

活性炭在石化、电力、化工、临床医疗、环保等多个行业中广泛应用,其市场需求量也与日俱增.研究表明,相对于传统方法,微波法制备的活性炭具有孔隙结构更发达,比表面积更大,孔隙结构分布更均匀等优势.然而,这些研究都局限于实验室层面,现有的微波加热装置普遍存在热点、热失控和加热效率低下等问题.这严重限制了微波能在活性炭工业制备中的大规模应用.针对上述问题,本文以国内大量存在的竹子为研究对象,提出了一种可用于活性炭制备的微波均匀加热装置设计方案.通过多物理场仿真计算,以原材料的受热均匀性及装置的能量馈入率为考核标准,采用参数扫描分析的方法对装置参数进行了优化,得到了S11参数为-26.81dB,温度场的变异系数为0.2834的加热装置.此外,本文还结合参数扫描过程以及不同算法的运用,验证了该仿真计算的鲁棒性和准确性.该文章的工作对当前的活性炭工业制备装置的设计具有重要指导意义.     

一水硬铝石矿-氢氧化钠体系微波焙烧相变规律

以饱和氢氧化钠溶液为添加剂,利用微波加热对一水硬铝石矿进行焙烧处理. 考察微波焙烧温度和氢氧化钠添加量对一水硬铝石矿-氢氧化钠体系相变规律的影响,并对微波加热和常规加热得出的焙烧产物做物相结构的比较. 利用X射线衍射分析和扫描电子显微镜技术对熟料的物相结构和微观形貌进行分析. 结果表明微波加热促进氢氧化钠快速并充分的与一水硬铝石矿反应. 与常规加热相比,微波加热在更低的温度下能生成更多铝酸钠物相. 微波加热后的熟料疏松多孔,有利于后续溶出处理.     

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.     

微波真空干燥技术的探讨

本文阐述了微波真空干燥的原理及特性,国内外的研究现状、前景展望。重点阐述了微波真空干燥的作用机理及其干燥特点。微波真空干燥是利用微波辐射作为加热源在真空条件下对物体进行干燥,具有快速、高效、低温等优点,在工业应用方面具有广阔的前景。     

微波加热在无机固相反应中的应用

介绍了微波加热的基本原理和加热特点;对微波加热在无机固相反应中的应用,就合成陶瓷材料、发光材料、电子材料及沸石分子筛催化等无机固体材料,进一步指出了微波加热的优点及所得产品的性能;并对微波技术应用作了展望.     

微波加热提高有机粘结剂铁矿球团的强度

对微波功率、加热时间、反应温度对预热球团强度的影响进行研究,并将微波加热与传统管炉加热进行对比.研究结果表明:有机粘结剂铁矿球团对微波具有良好的吸收性能,当微波功率为2.5kW,球团质量为0.4kg时,球团平均升温速率为76.1℃/min:微波加热能明显提高预热球团抗压强度;在微波功率为2.5 kW,加热时间为8 min,球团终点温度为830℃时,预热球团抗压强度为454 N/个;当加热时间为11 min,球团终点温度上升至1 000℃时,预热球团抗压强度为1 038 N/个;采用微波加热,预热球团内部矿物结构较均匀、紧密,细粒磁铁矿氧化成赤铁矿,并在大颗粒之间连接成片,球团强度明显提高.     

基于尖点突变模型的微波加热固体介质的热失控分析

为实现定量研究微波加热发生的热失控现象,提出一种基于突变理论尖点模型的微波加热过程的热失控分析方法.首先,通过微波加热的能量势函数推导出热失控发生的理论判据.在微波加热热失控尖点模型构建过程中,引入微波加热能量作为势函数,从而用尖点突变模型对热失控现象进行描述,进一步得到判断热失控的充要判据及临界温度表达式.其次,在采...     

沥青路面现场微波加热再生模型与实验

为了求解微波加热再生沥青混合料内的温度分布,研究了由于沥青混合料介电常数和比热容是温变参数,从而导致电磁场分布和吸收微波功率的非线性变化.建立了电磁场控制方程和热传递方程耦合的二维非线性热电耦合模型,提出了按微波周期为时间步长交替迭代求解该非线性模型的求解方法.使用了工作频率为2.45 GHz的微波系统,通过连续或间歇辐射加热方式,对不同体积的沥青混合料进行了加热实验.实验结果证实了微波加热再生通过辐射热传递能实现瞬间体积加热,具有快速、加热均匀、保证质量和无污染等特点.     

微波加热与常规加热硅锰粉固相脱硅动力学比较

采用微波加热和常规加热对硅锰粉和巴西粉锰的脱硅反应进行了动力学行为研究,以巴西粉锰为脱硅剂,与硅锰粉中的硅发生氧化还原反应.微波加热和常规加热分别加热到不同温度并保温一定时间,测定产物中硅含量并计算固相脱硅反应的表观活化能.实验表明:单一和混合料均可在微波场中快速升温.随着温度的升高和保温时间的延长,两种加热方式脱硅率均随之提高,在相同实验条件下,微波加热的脱硅率和反应速率均高于常规加热,微波加热可以提高固相脱硅率;微波加热固相脱硅反应的限制性环节为扩散环节,其表观活化能为102.93 kJ·mol-1,常规加热脱硅反应的表观活化能为180 kJ·mol-1,说明微波加热能改善固相脱硅的动力学条件,提高固相脱硅反应速率,降低脱硅反应的活化能.     

物理方法提高高温变性豆粕可溶性蛋白质的方法

研究了微波处理、水浴加热、超声处理及高压均质对高温变性豆粕可溶性蛋白含量的影响.通过实验证明微波处理和水浴加热对提高高温变性豆粕氮溶解指数效果明显,并对两种加热处理方式进行了正交L9(34)优化试验.结果表明,微波(700 W)处理在pH 8.0,底物质量分数3%,时间5 min时氮溶解指数达到70.39%;加热处理高温变性豆粕的较佳条件为pH 8.0,反应时间90 min,底物质量分数为1%,其溶液氮溶解指数可达74.81%;但在较高底物质量分数(3%)下,加热处理高温变性豆粕的氮溶解指数只达到63.96%.微波处理后蛋白质的其他功能性要优于酶处理后的,因此微波加热处理高温变性豆粕可有效提高生产效率,有利于实现工业化生产.     

考虑磁控管不稳定性的微波徳拜介质加热

实际工作中的磁控管输出微波的功率,相位和频率均是不稳定的.本文采用有限元(FEM)计算方法,结合蛙跳技术首次模拟了考虑磁控管不稳定性时微波对矩形谐振腔中徳拜介质的加热.结果表明,磁控管的不稳定性会严重影响到微波对矩形谐振腔体中徳拜介质的加热,尤其是被加热的介质物理尺寸较小的时候这种影响更为明显.磁控管的不稳定性还会影响到微波加热的可重复性,因此在设计微波化学反应器,计算以磁控管作为微波源的微波加热时必须要考虑磁控管的不稳定性.本文建议在研究微波化学反应机理时采用稳定性更好的固态源.     

微波加热在工业生产中的开发和应用

微波加热高新技术,使家用微波炉成为当今世界普及的现代厨房用具。与此同时,在食品、化工、建材、医药等很多行业中开发了规模生产用工业微波设备,取得了显著的效益。近年来,微波还作为一种新的能源,向前发展,并在陶瓷烧结、金刚石膜生成、脱硫、环保等方面已有成功的实例。 我国于70年代开始微波加热技术的应用性研究。80年代初中国电子微波分会和真空电子分会相继成立了微波能应用专业委员会,在全国范围内联合进行学术交流和技术推广每二年召开一次全国性学术年会,积极推广微波能新技术。第十届全国年会于2001年召开。为使读者了解这方面的信息,我们请承办此届年会的上海司安工业微波应用技术研究所的周其德、张锡年二教授介绍这方面的情况,欢迎有兴趣的读者参与。     

微波辐射与常规加热下催化分解NO动力学比较

以Cu/ZSM_5为催化剂,在新型微波催化反应器上进行了微波协同催化分解NO反应.初步探讨了微波协同催化分解NO反应的宏观动力学,并与常规加热条件下催化分解NO反应的宏观动力进行了对比.计算结果表明：在微波辐射条件下,该反应的活化能为14.6 kJ/mol.而常规加热条件下,该反应的活化能为75.6 kJ/mol.微波辐射条件下该反应活化能仅仅是常规加热条件下该反应活化能的1/5.177.这说明微波作用不仅具有致热效应,而且大大降低了反应活化能,具有微波催化效应.     

微波加热对无水乙醇表面张力的影响

采用毛细管上升法,针对微波作用对极性液体物理性质的影响,比较在微波加热和传统加热下无水乙醇表面张力随温度变化的不同.研究结果表明,在同一温度条件下,微波加热无水乙醇的表面张力高于传统加热无水乙醇的表面张力.微波增强表面张力的现象为微波非热效应提供直接证据,也为超温沸腾现象给出合理的解释.     

沥青路面现场热再生微波加热深度模型的研究

为对沥青路面现场热再生微波加热深度进行研究,本文建立了微波辐射方向沥青混凝土的非稳态热传导模型,并对其求解;对不同频率下和不同介电属性的微波加热深度进行了分析;分别在常物性和介电属性温变的情况下,对不同频率微波加热沥青混凝土的热传导模型进行了数值模拟。     

高功率矩形微波反应器加载圆柱形负载的仿真优化

利用高频电磁仿真软件HFSS 13对加载圆柱形负载的高功率矩形微波反应器进行建模仿真,计算馈口夹角及距离、负载材料、尺寸及位置对微波反应器加热效率的影响,获得各设计参数与反射功率之间的关系,分析得出优化高功率矩形微波反应器加热效率的普适结论.基于优化结论,选取各优化参数重新进行建模仿真.仿真结果显示,加热负载为粉煤灰和玻璃时微波吸收效率最高分别可达98.5%和95.3%.     

微波多模腔金属边界移动对加热的影响研究

微波加热作为一种新型、高效的加热方法,在化学催化及材料处理等方面有着巨大的优势,但是微波加热的非均匀性限制了其在化工等行业中的大规模应用.本文设计了一种可移动金属壁的微波加热多模腔.在加热过程中,通过单向移动微波多模腔的金属壁,实现腔体内电场分布的不断改变,从而达到提高加热均匀性的目的.在仿真计算中,通过使用移动网格方法实现了整个加热过程的模拟计算.通过与离散位置的电场值和端口反射系数比较,验证了计算方法的准确性.通过比较被加热物质的温度变异系数(COV),可以看出移动金属壁的微波多模腔的加热均匀性相对于固定尺寸的多模腔的提高了近18%~38%.同时,本文分析了不同金属壁移动方式对加热效果的影响,提出可根据材料的属性和要求,计算选择理想的金属壁移动方式,获得更优的处理结果.     

稀酸浸出还原焙烧红土矿时铁还原度对浸出的影响

对含镍的红土矿进行了微波加热还原焙烧-稀硫酸浸出的实验研究,考察了活性炭粉加入量、微波功率和加热时间对铁还原程度的影响,并分析了铁还原度对浸出过程中镍和铁浸出率的影响.结果表明红土矿中铁的还原程度随碳粉加入量、微波功率和加热时间的增加而增大,在800 W的微波功率下加热约12.5 min即可完成还原反应.镍的浸出率与铁的还原度近似呈线性关系,但铁的浸出率在铁还原度超过60%后增长迅速.因此铁还原度控制在60%为宜,相应的镍浸出率约为85%,而铁的浸出率不超过30%.