[发明专利]微波加热实验系统、热力耦合装置及热力耦合实验方法

权利要求书

1.一种微波加热实验系统，其特征在于，该微波加热实验系统用于通过微波同轴电缆(1)连接于工业微波发生器(2)，包括能够设于加载装置(7)内的热力耦合装置(3)、测温装置(4)和用于插入试样(6)的预制孔中的微波辐射器(5)，所述微波辐射器(5)包括外导体(501)、设于所述外导体(501)内的内导体(502)以及位于所述外导体(501)与所述内导体(502)之间的电介质填充部(503)，所述外导体(501)上设有微波辐射口(504)，所述热力耦合装置(3)包括用于安装于所述试样(6)外侧的金属屏蔽层(301)、与所述金属屏蔽层(301)外侧连接且能够通过所述加载装置(7)给所述试样(6)加压的多个加载部(302)、与所述金属屏蔽层(301)连接以用于固定所述加载部(302)和所述金属屏蔽层(301)的壳体(303)，所述测温装置(4)包括用于设于所述预制孔内的用于感应孔内温度的第一温度传感元件(401)和设于所述热力耦合装置(3)内部的用于感应所述试样(6)外壁温度的第二温度传感元件(402)，所述第一温度传感元件(401)和所述第二温度传感元件(402)电连接于能够显示温度值的显示装置(403)。

2.根据权利要求1所述的微波加热实验系统，其特征在于，所述外导体(501)形成为空心圆柱体结构，并且沿所述空心圆柱体结构的外周面的轴向方向上连接有用于减少所述试样(6)与所述微波辐射器(5)间导热面积的多个凸出结构(505)，所述内导体(502)形成为与所述外导体(501)同轴的实心圆柱体结构，所述内导体(502)和所述外导体(501)之间形成为所述电介质填充部(503)。

3.根据权利要求2所述的微波加热实验系统，其特征在于，所述微波辐射器(5)的第一端部设有用于与所述微波同轴电缆(1)连接的馈电接头(506)，所述微波辐射器(5)的第二端部设有短路封盖(507)，所述馈电接头(506)与所述短路封盖(507)分别与所述微波辐射器(5)法兰连接，所述馈电接头(506)的表面设有通孔，所述通孔内穿设有耐高温线(8)以连接所述第一温度传感元件(401)与所述显示装置(403)，所述第一温度传感元件(401)为第一热电偶。

4.根据权利要求1所述的微波加热实验系统，其特征在于，所述微波辐射口(504)包括设置于所述外导体(501)上的圆弧槽结构，并且该圆弧槽结构内设有透波介质，所述第一温度传感元件(401)与所述外导体(501)的外壁连接。

5.根据权利要求4所述的微波加热实验系统，其特征在于，所述微波辐射器(5)的长度方向上设置有多个所述微波辐射口(504)，所述微波辐射口(504)的长度l由以下公式(1)确定：

相邻的所述微波辐射口(504)的间距D由以下公式(2)确定：

其中，λ_eff为有效波长，ε_r为相对介电常数，c为真空中的光速，f为微波辐射频率。

6.根据权利要求5所述的微波加热实验系统，其特征在于，所述馈电接头(506)以及与其最近的所述微波辐射口(504)间的距离d1由以下公式(3)确定：

所述短路封盖(507)以及与其最近的所述微波辐射口(504)间的距离d2由以下公式(4)确定：

其中，λ_eff为有效波长，ε_r为相对介电常数，c为真空中的光速，f为微波辐射频率。

7.根据权利要求6所述的微波加热实验系统，其特征在于，所述微波辐射口(504)的数量为2-4个，所述微波辐射器(5)的长度为106-212mm，所述微波辐射器(5)的直径为20-30mm。