摘要：作为一种新型物理灭菌技术,射频(radio frequency,RF)加热具有穿透深度大、传热效率高、无化学残留、适合批量处理等特点,可有效杀灭食品中的致病菌。然而,受物料本身特性参数、射频系统结构、物料周围介质等因素影响,非均匀加热一直是射频灭菌规模化应用面临的主要挑战之一。为进一步明确食品射频灭菌过程均匀性调控的最新研究进展,本文基于射频杀菌的机制及特点,对调控射频加热均匀性的具体措施进行了梳理,包括调控物料介电参数、改变环境介质、优化射频加热系统等,为加热均匀性调控的进一步研究及射频灭菌技术的进一步应用奠定基础。

摘要：厨房油烟问题是国人生活中最大的健康隐患之一,做饭时,厨房内PM2.5平均浓度会升高几十倍甚至几百倍,长期吸入油烟还会诱发肺脏组织癌变,危害身心健康。凹面电磁灶作为国人使用较多的厨具,其产生油烟的原因之一就是烹饪过程中厨具局部温度超过了食用油的裂解、挥发温度,中低端家用凹面电磁灶产品普遍存在加热不均匀问题,而目前国内尚无凹面电磁灶加热均匀性的评定方法,本项目通过设计并定制测试工装,通过对凹面电磁灶正常工作中不同位置温度的实时检测,结合科学的计算方法研究凹面电磁灶的加热均匀性,并制定一种凹面电磁灶加热均匀性测试的评定方法。

摘要：为了实现高均匀性的微波和油炸的联合加热,本文设计了一种延展的微波单模腔,扩大了微波加热区域,通过调节矩形加热区域在极化方向的尺寸可获得均匀的电场分布,同时建立了微波加热的多物理场仿真模型来计算腔体内的电磁场分布以及土豆的温度分布。仿真结果表明,在设计的腔体内模拟微波油炸初步实现对土豆油炸效率的提升,模拟土豆在矩形加热腔内做匀速平移运动以及调节上下两个端口之间的相位差随时间不断变化能够进一步提高油炸均匀性,并建立实验系统,验证了所提方法的准确性。还讨论了不同厚度、不同含水量的土豆片对油炸均匀性的影响。

摘要：本文以一种地热再生热风加热装置出风板为研究对象,利用FLUENT软件对出风板网孔的不同结构参数进行仿真研究,对比分析出风口温度场的加热均匀性与孔径、相邻孔间距以及孔面积占比的变化规律。结果表明,随孔径增大、孔间距减小,出风温度均匀性变差;孔面积占比为1.5%~3%时加热均匀性较好,为实际工程中热风加热机设计提供依据。

摘要：微波能作为一种新型的清洁能源被广泛应用于冶金、化工、食品等领域。但是微波加热仍然存在一系列问题制约着微波能的发展,如加热均匀性差、加热效率易受被加热物体的制约、容易出现“热失控”等。传统的微波单端口加热方法存在着严重的加热不均匀和微波能量利用率低的问题。本文提出了一种基于多源电磁波非一致极化的扫频加热方法,通过扫频源和多端口的使用解决了加热不均匀的问题,四个微波馈口采用电磁波的非一致极化方向从而减少了端口之间的能量互相耦合,提高了微波能量的利用率,实现了微波的均匀加热和能量的高效利用。

摘要：对于高功率闭域特点的微波反应腔中电场分布不均的问题,设计一款具有可控超材料的微波反应腔,运用电场分布图示法和电场分布取样的标准偏差分析法研究了负载大小、加热频率、可控超材料参数对加热效率和加热均匀性的影响规律.结果显示,通过适当调整可控超材料参数,可在保证至少97%加热效率的前提下,使加热均匀性提升高达48%.

摘要：相比传统除冰方式,微波可穿透冰层并选择性加热路面,进而破坏冰对路面的粘附性。针对现有吸波混凝土应用于整个面层,进而导致吸波骨料利用率不足的问题,本工作设计了一种具有吸波功能层的路面结构。首先综合对比分析了三种吸波骨料与石灰岩的微波升温特性、微波耐久性、骨料与水泥石粘附性以及经济性能,选择综合性能较好的吸波骨料;然后探究了不同粒径的吸波骨料的升温速率和替代石灰岩后其对混凝土力学性能的影响程度,以及不同厚度的吸波混凝土上、下表面温度及上下表面温度差变化规律,推荐了最佳的吸波骨料替换粒径及功能层厚度;最后研究了石墨掺量对微波均匀性及力学强度的影响,推荐了最佳石墨掺量。结果表明:在四种骨料中,磁铁矿的综合性能较好;磁铁矿的粒径为16~19 mm时升温速率最快,且其替换相应粒径的石灰岩所制备的吸波混凝土结构强度比普通混凝土高50%,吸波混凝土功能层设计厚度为5 cm可保证材料的最优利用率。同时,3%的石墨掺量可改善微波加热的均匀性并满足力学要求。研究结果可为微波除冰应用于道路及机场路面提供参考。

摘要：针对流体/半流体物料在流动状态下开展射频杀菌、钝酶、提取时加热不均匀的问题,该研究设计了一套适用于英国Strayfield SO6B型射频加热系统的流体/半流体物料连续流辅助装置。该装置主要由蠕动泵、电动机、料槽和控制系统等组成,料槽内部装有一组剪切折叠满面式螺旋桨实现对物料的混合搅拌。选取生牛乳、羧甲基纤维素(carboxymethylcellulose,CMC)溶液以及苹果渣-柠檬酸混合溶液(PS)3种物料分别进行射频处理,结果显示,相同条件下3种物料的升温速率从大到小依次为生牛乳、CMC溶液、PS,且在20 min内所有物料即可达到目标温度,证实该装置可以辅助不同特性流体/半流体物料实现射频连续均匀加热。与无螺旋搅拌相比,在物料静止状态,螺旋搅拌可以改善射频加热均匀性,其中CMC溶液改善最为明显,其射频加热均匀性指数由0.139降为0.068;在物料流动状态,螺旋搅拌可以改善CMC溶液与果渣粒径为5 mm的苹果渣-柠檬酸混合溶液(PS5)的加热均匀性,CMC溶液和果渣粒径PS5的最大温差分别下降了13.4和11.4℃,但在低速搅拌时固液混合物料易因颗粒漂浮而降低加热均匀性。整体来看,该装置可以实现流体/半流体物料的射频连续均匀化处理,可为该类物料的射频连续化加热及工业化处理提供技术与理论支持。

摘要：为了提高连续流微波反应器的物料温升以及加热均匀性,设计了一种具有特殊形状管道的连续流动矩形微波反应器,运用多物理场耦合计算的方式,探究了物料流速、馈口功率、馈口高度与管道高度对反应器的加热效果和加热均匀性的影响规律。研究结果表明:当管道与馈口平面相近时,物料有较高的温升,但加热均匀性较差;而当2者相距较远时,物料温升较小,但均匀性较好。通过运用响应面分析法对反应器结构进行优化:最高温升率可以达到24.28%;加热均匀性最佳的的管道高度为-38.88 mm,馈口高度为32.81 mm。

摘要：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.