微波加热冷冻干燥过程中热电耦合的研究

微波加热冷冻干燥物料与其他加热方式冷冻干燥相比有如下优点：干燥速率快、能量利用效率高、产品有较好的干燥品质等。因此，在食品、医药品以及生物制品的干燥中有较好的应用前景。然而，由于微波冷冻干燥中传热传质过程与场强的分布相互耦合，并由此引起热失控、回融、电离放电等一系列问题13，所以限制了它进一步的应用和发展。作者研究的目的是建立起微波冷冻干燥的热电耦合模型，并对微波冷冻干燥过程的热电耦合现象进行讨论。
2数学模型在食品、医药品和生物制品中的干燥过程中，通常采用层状物料。如果微波从加热腔的顶部引入，并与层状物料相垂直时，微波加热冻干过程可简化为一维问题14U.此时包括物料在内的整个真空腔可看作由顶部真空层、干区、冻区和底部真空层组成的四层介质。事实上在物料上、下部的真空层中，仍存在少量的水汽和不凝气体，但是由于压力较低，其电磁性质与真空状态相同。此外，在。其中1和3分别是低真空压力干燥过程的，干燥时间随加热功率的增加而缩短，但同时也会使干燥过程中的高温度大大增加。因此，可适用的大加热功率要受到物料高耐受温度的限制。
3.4热导率对干燥过程的影响物料的热导率增加，可以将更多的热量从被微波集中加热的地方（热斑处）传出，使物料受热较为均匀，如所示。因而热导率增加，可以在大耐受温度一定的情况下，采取更大的加热功率，进一步减小干燥时间。中干燥时间的微小差异是由终了温度的变化所引起的。因为物料的热导率是时间和真空度的函数，因此在实际操作中，可以通过适当增加真空度的方法，来部分减小不均匀加热对干燥过程的不利影响。
4结论明了模型的有效性和广泛的适用性。在干燥过程中，微波场强分布是不均匀的，且随干燥过程会发生变化。
加热功率对干燥过程的影响热导率对干燥过程的影响增加加热功率可以减少干燥时间，但要受到物料高耐受温度的限制。增加真空度从而增加热导率，有助于减小不均匀微波加热对干燥过程的不利影响。