[发明专利]微波薄膜加热装置

说明书

本发明公开了微波薄膜加热装置，属于微波应用技术领域，包括两个矩形波导和加热腔；两个矩形波导的出口端通过加热腔连通；所述矩形波导内设有沿着窄面侧内壁设置的超界面；所述超界面从矩形波导进口端延伸至出口端，且超界面从进口端至出口端材料的相对介电常数渐变递增，使微波在矩形波导内单向传播至加热腔。本发明的微波薄膜加热装置，对薄膜类产品加热效率高，加热更均匀。

技术领域

本发明属于微波应用技术领域，具体地说涉及微波薄膜加热装置。

背景技术

微波能作为一种高效的绿色能源，颇受各行各业的青睐。与传统的热源相比，微波加热具有效率高、功率大、操控性好、选择性加热等特点。在物料干燥工艺中，传统的干燥方法采用接触式传导干燥和对流加热干燥等方式，即从外部把热能缓慢地传到物料内部，但由外向内的传热方式所形成的温度梯度易造成物料内外加热不均匀，同时热量散失较大。而通过微波加热干燥，物料在微波条件下内外同时受热，提高干燥效率和物料内外干燥的均匀性，利用微波加热可以较好地克服这些缺点。

但是现有的微波加热装置多使用433MHz/915MHz/2450MHz的微波频率，微波的波长较长，因此在对纸张干燥的过程中很容易出现干燥不均匀的问题，且由于纸张的厚度远小于微波的波长，因此微波能量无法高效率的作用在纸张上面。所以，微波在薄膜结构的物料加热应用中，微波加热仍会因为加热不均匀容易出现热失控等问题，无法发挥其真正的作用。

现有技术中常用的微波薄膜干燥方法为压缩脊波导结构，通过波导中的脊将电场进行压缩，从而实现微波对薄膜的加热，但这种加热方法效率很难大于70％，且结构复杂，设备成本较高。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足之处提供微波薄膜加热装置，拟解决微波对薄膜类产品加热效率低，加热不均匀，设备复杂，成本高等问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

微波薄膜加热装置，包括两个矩形波导1和加热腔2；两个矩形波导1的出口端3通过加热腔2连通；所述矩形波导1内设有沿着窄面侧内壁设置的超界面4；所述超界面4从矩形波导1进口端5延伸至出口端3，且超界面4从进口端5至出口端3材料的相对介电常数渐变递增，使微波在矩形波导1内单向传播至加热腔2。

进一步的，所述超界面4在长度方向远离加热腔2的起始点坐标为x₀，靠近加热腔2的终点坐标为x_L；所述超界面4在长度方向的各位置点的相对介电常数构成阶梯函数，位置点的坐标为x，其中x_L＞x＞x₀；阶梯函数的每个阶梯和另构建的理论函数相交；在方程中：ε′(x)表示相对介电常数随位置变化的理论函数，n(x)表示折射率随位置变化的理论函数，K为常数，K值决定了折射率的变化率和介电常数的变化率，K通过电磁仿真优化得到，k₀为电磁波的波束，d为超界面4的厚度。进一步的，所述超界面4包括若干个从矩形波导1进口端5向出口端3依次排列的介质面板6；靠进口端5的介质面板6的相对介电常数小于靠出口端3的介质面板6的相对介电常数；每个介质面板6的各位置点的相对介电常数构成的函数段对应阶梯函数的一个阶梯。

进一步的，所述介质面板6上设有贯穿介质面板6两端的凹槽7。

进一步的，靠进口端5的介质面板6的凹槽7截面大于靠出口端3的介质面板6的凹槽7截面。

进一步的，所述矩形波导1的出口端3设有短路面8；所述短路面8使矩形波导1的出口端3上设有的微波出口9变小；所述加热腔2顶部内侧设有微波上维持面10，底部内侧设有微波下维持面11；一个矩形波导1的超界面4位于该矩形波导1的底部，且和下维持面衔接；另一个矩形波导1的超界面4位于该矩形波导1的顶部，且和上维持面衔接。

进一步的，所述微波上维持面10和微波下维持面11材料的相对介电常数不变，且等于或大于超界面4位于出口端3处的材料的相对介电常数。