连续式微波真空干燥设备的设计与试验

微波真空干燥有机结合微波干燥和真空干燥两项技术，充分发挥各自优势，在一定的真空度下，水分扩散速率加快，可以在低温条件下对物料进行干燥，较好地保持了物料的营养成分，提高了产品质量，实现了快速低温干燥，从而降低能耗，降低馈口处的电场强度，从而避免放电现象的发生。本文设计的大功率微波多孔平板波导馈口采用间接耦合方式，主要包括波导接口、谐振腔和孔阵列。其结构示意图如所示。
微波馈口的谐振腔米用的是Hn（模。波导位于谐振腔的一角上，且该波导与该谐振腔之间的激励角度为45以馈口矩形谐振腔的一角为原点，过该点的三条邻边为xyz由建立直角叫坐标。Tin（U是m列Xn行1.（邛。1）场型体元排列构成的。其中TMi.（邛。1肠型体元的尺寸为axax场型体元尺寸的计算公式为：p一-该模式的场量沿xy坐标方向的半驻波个数abi该谐振腔沿x y坐标方向的长度f微波频率c一-电磁波传播速度b=aP-0即场模）则得当微波能在波导或谐振腔中传播时，在波导或谐振腔的内壁存在表面电流，如果表面电路被开在壁上的孔割裂，此时就被激励，激励强度取决于切割电流的密度和垂直于电流方向上的投影长度。为使加热均匀，孔尽量多些。同时保证谐振腔贮能要至少高于输入的23倍，这样谐振腔才能均匀输出。因此，采用在谐振腔中央区域密集开孔的方式。
22微波密封抑制器是微波干燥设备的重要部件之一，连续式微波设备在物料的进出口，会有微波能量漏出，离泄漏处越近，其辐射能量密度越大。超过安全剂量的微波泄漏不仅影响人体的健康，而且对测量仪器、控制线路等都会有不良的影响，同时也会影响微波的利用率，所以应采取适当措施，将设备的微波泄漏量控制在安全剂量标准以下。
微波抑制器的形式很多，本设备使用梳状抑制器加上石墨块抑制器。梳状抑制器采用铝板条贴近传送带，每两块铝板条间构成一截止波导，使微波泄漏得到衰减。石墨是一种高频率微波吸收材料，对微波泄漏能起到较好的衰减作用。通过铝板抑制器和石墨块抑制器能将微波泄漏量控制在安全标准范围内。抑制器部件见1进出料机构有进料斗（缓冲室）上挡板阀、储料室、下挡板阀组成。进出料机构的工作过程：物料进入进料斗（缓冲室冲，此时上挡板阀和下挡板阀处于关闭状态，挡进料斗（缓冲室滩积了一定物料后，上挡板阀打开，物料进入储料室中，随后上挡板阀关闭，下挡板阀打开，物料由储料室排出，下挡板阀再次关闭，完成一次进出料过程。
24监控系统该控制系统设计了一种基于PLC组态软件以及上位机的过程优化在线监控系统该系统可实现微波真空干燥设备的自动控制、各干燥运行参数和运行状态的上位机实时监控、视频监控和集中管理，能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、安全机制、流程控制、动画显示、视频监控、趋势曲线和报表输出等功能。
3性能试验该连续式微波真空干燥中试设备的结构参数如表1所示，性能参数见表2以半干苹果片为试验物料对连续式微波真空干燥中试设备进行性能试验。在压力值为ik>微波功率为4kW物料干燥时间约3mi处理量60kg/h的条件下，苹果片的含水量从201（湿基）降为39（湿基）得到苹果脆片的膨化率可大于31产品蓬松酥脆，颜色浅黄，接近苹果原色，具有较浓的苹果香味。经试验验证，该机结构设计合理，结构参数选择正确，操作方便、性能稳定、安全可靠，各项指标达到了设计要求。
表1连续式微波真空干燥设备的结构参数微波输入功率微波源型号干燥室体积干燥室截面积干燥室长度波导尺寸馈入天线面积表2连续式微波真空干燥设备性能参数参数设计值测试值微波功率/BV压力值/kPa脱水能力八/￥。11）微波泄漏量AmW/m）4结论设计了大功率微波多孔平板波导天线，避免了真空环境下的微波放电现象。微波能在真空干燥室和传送波导之间需要进行再次耦合，将大功率微波在干燥室内进行横向重新均匀分布，减少单位面积的微波功率，可避免微波在真空环境中由于功率密度过高引起干燥室内的放电现象。
采用双插板阀进出料机构，液压马达直接驱动传送带，实现物料的连续进出料和输送，提高干燥均匀性。并利用微波场与干燥物料之间的相对位置移动，在保障微波场均匀的前提下，进一步提高物料干燥的均匀性。
采用微波干燥室和真空室分体设计，真空室内没有微波泄漏，在进出料口使用铝板抑制器加石墨块抑制器，真空室不需要做微波泄漏密封，大大降低了设计难度，可由普通容器厂生产，而不是由专业微波厂家生产，从而降低设备成本，也保证了设备可靠和人体安全。
采用基于PLC组态软件以及上位机的过程优化在线监控系统，实现了设备自动控制、干燥运行状态的上位机实时监控和集中管理。
开制开发的连续式微波真空干燥设备在真空环境下，利用微波能对物料表面和内部进行同时加热，实现连续快速低温干燥，达到了高效节能目的。经试验验证，该设备的各项性能指标达到了设计要求。