[发明专利]一种流体物料微波加热装置及其智能控制方法

说明书

本发明公开了一种流体物料微波加热装置及其智能控制方法，其中，微波处理装置包括微波谐振加热腔体、设置在加热腔体内的料液管、按一定间距垂直设置在加热腔体上的多个微波发生器、与微波发生器连接的监控系统；其智能控制方法为采用PID算法或其他算法将微波输功率与测到的反应体系温度与设定的温度之间的差值进行耦合，通过调整每个磁控管的输入功率逐步逼近每个部位的设定温度。本发明属于连续管道化反应方式，加热速度快，反应管道内料液温度梯度可控，出口料液温度可长期稳定在设定值正负0.5℃以内，使产品批次稳定性大幅度提高。适用于有机合成、流体杀菌、废水处理、粉体制备等多个领域。

技术领域

本发明属于微波加热技术领域，具体涉及一种流体物料微波加热装置及其智能控制方法。

背景技术

微波自从20世纪被发现至今，已广泛应用于通信、化工、冶金、电子等相关工业中。微波加热作用下物质内部电损耗以及磁损耗使得电磁能快速转变为热能，相较传统加热手段，微波加热具时间短、速度快、选择性强、能耗少、占地小、自动化程度高等特点。虽然微波加热技术已经有广泛应用，但主要应用于静态物料加热，如在家用微波炉，但是在物料工业处理方面应用较少，主要受限于现有的技术及装备，尤其是针对连续不间断流体物料的直接加热研究较少，微波加热流体目前存在电磁场分布不均匀性，物料加热不均匀，产品批次稳定性差、自动控制复杂，适用性不高等问题。

为此，研究开发一种电磁场分布均匀，加热效果均称，产品批次稳定性高，物料不间断连续受热的流体物料微波加热装置及其智能控制方法是解决上述问题的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可连续不间断加热流体物料，加热速度快，加热分布均匀，产品稳定性高的流体物料微波加热装置及其智能控制方法。

本发明的第一目的是这样实现的，包括微波处理装置，所述微波处理装置包括加热腔体、微波波导、微波发生器、料液管、监控系统，所述料液管沿加热腔体轴线穿设在加热腔体上，所述加热腔体沿轴向按一定间距设置多个微波馈口，所述微波馈口与微波波导一端连接且微波波导垂直于料液管，所述微波波导另一端与微波发生器连接，所述微波发生器与监控系统电连接。

本发明第二目的是这样实现的，采用PID算法或其他算法的控制器，将各馈口微波输入功率与测到的反应体系温度与设定的温度之间的差值进行耦合，并通过调整每个磁控管的输入功率逐步逼近料液管各部位的设定温度，达到加热效果均匀、高效的智能控制的目的。

本发明具有以下技术效果：

1、采用微波源输入位置优化的加热腔体，保证了微波场分布的均匀性；

2、各磁控管微波功率可以分别控制和调节，利于适应不同流量及不同物料的加热，保证物料加热效果的均匀性及升温的可控性；

3、采用控制器将微波输功率与测到的反应体系温度与设定的温度之间的差值进行耦合，并通过控制器自动调整每个磁控管的输入功率逐步逼近每个部位的设定温度，确保流体物料受热均匀、高效和智能控制的目的；

本发明可连续不间断加热流体物料，加热速度快，加热分布均匀，出口料液温度可长期稳定在设定值正负0.5℃以内，使产品批次稳定性大幅度提高，适用于能源化工、流体杀菌、液体热处理、粉体制备等多个领域。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明控制原理示意图；

图3为本发明结构优化设计条件下电磁场分布模拟结果图；

图4为本发明结构优化设计条件下热场分布模拟结果图；