本發(fā)明涉及微波干燥領(lǐng)域，具體涉及一種微波深度干燥系統(tǒng)、方法及計算機裝置。

背景技術(shù)：

1、目前，大多數(shù)微波干燥的對象都屬于高含水率或者微波吸收系數(shù)較高的食品、化工材料、生物醫(yī)藥材料等，針對pet這類高分子聚合物材料的深度干燥基本沒有干燥設(shè)備能夠滿足極低含水率的干燥需求。同時，傳統(tǒng)的微波干燥基本通過一方面控制微波能量的通斷，另一方面設(shè)計傳輸帶或者機械攪拌的結(jié)構(gòu)，改變物料空間位置。

2、例如發(fā)明專利cn116659213a設(shè)計了一款用于中藥片干燥的微波腔體，通過傳送帶運送中藥片，經(jīng)過三個微波腔體的干燥，實現(xiàn)物料的干燥和運輸，并通過回料裝置提升干燥品質(zhì)。整套設(shè)備通過控制程序控制物料的傳輸和微波源的通斷以達到改善微波干燥不均勻的問題，并且通過閉合設(shè)計，減少了人工成本，提升了干燥效率。

3、又例如發(fā)明專利cn116592613a公開了一種用于顆粒狀農(nóng)作物干燥的設(shè)備。該設(shè)備由干燥箱、機架、熱封裝置、微波發(fā)生器、排料模塊和提升模塊組成，通過進出封口實現(xiàn)干燥箱內(nèi)農(nóng)作物的進出。干燥過程中，熱風和微波對物料進行分批干燥，干燥結(jié)束后通過提升裝置和排料裝置實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的多次干燥。

4、但目前微波干燥物質(zhì)大多采用粗略的微波源通斷控制，通過腔體裝置機械運動結(jié)構(gòu)設(shè)計和功率、時間控制實現(xiàn)干燥過程的穩(wěn)定性控制，缺少對微波參數(shù)進行精細化控制，也缺少對微波能合成效率和耦合效率的研究，具有一定的局限性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種微波深度干燥系統(tǒng)、方法及計算機裝置，提高了微波干燥效率。

2、本發(fā)明采取如下技術(shù)方案實現(xiàn)上述目的，第一方面，本發(fā)明提供一種微波深度干燥系統(tǒng)，包括微波干燥腔體、控制臺、微波源、超聲裝置、攪拌裝置、真空裝置以及檢測裝置；

3、所述微波干燥腔體按照如下公式進行設(shè)計：

4、

5、εeff(f，t)＝k3·εgrain(f，t)+k4·εair(f,t)；

6、εgrain(f，t)＝k1·εpet(f，t)+k2·εwate(f,t)；

7、并根據(jù)頻率、pet和腔體體積獲取微波干燥腔體尺寸，a,b,l分別對應(yīng)腔體的長、寬和高，vp為相速度，εr和μr分別為相對電導(dǎo)率和相對磁導(dǎo)率，εpet(f,t)為pet介電常數(shù)，εwater(f,t)為水的介電常數(shù)，vp為pet物料填充腔體的體積，v為空腔體積，f1為最低工作頻率，f為微波頻率，k1和k2分別表示pet和水的介電常數(shù)權(quán)重，k3和k4分別表示pet顆粒物與空氣的介電常數(shù)權(quán)重，εair(f,t)為空氣的介電常數(shù)，εgrain(f,t)為pet顆粒物的介電常數(shù)，εeff(f,t)為腔體內(nèi)pet物料負載的等效介電常數(shù)，t為溫度，εre為介電常數(shù)系數(shù)；

8、超聲裝置用于對低含水率低吸收率的物料顆粒進行預(yù)處理，所述低含水率低吸收率的物料顆粒指含水率及吸收率分別低于對應(yīng)設(shè)置值的物料顆粒；

9、控制臺控制攪拌裝置的轉(zhuǎn)速對預(yù)處理后的物料顆粒進行空間移動，將物料送入微波干燥腔體，控制臺控制調(diào)節(jié)微波源的微波功率、頻率、相位、占空比及周期參數(shù)對物料顆粒進行微波場能量攪拌，并根據(jù)檢測裝置檢測微波干燥腔體的反射功率、真空度及溫度實時調(diào)控微波源的微波頻率變化速率和功率大小。

10、進一步的是，所述微波干燥腔體采用矩形立方體結(jié)構(gòu)，所述微波干燥腔體兩側(cè)各設(shè)置兩個饋入端口，相鄰和對側(cè)的矩形波導(dǎo)兩兩垂直分布。

11、第二方面，本發(fā)明提供一種微波深度干燥方法，應(yīng)用于上述所述的微波深度干燥系統(tǒng)，所述微波深度干燥方法包括：

12、通過如下公式對微波干燥腔體進行設(shè)計：

13、

14、εeff(f，t)＝k3·εgrain(f，t))++k4·εair(f,t)；

15、εgrain(f，t)＝k1·εpet(f，t)+k2·εwate(f,t)；

16、并根據(jù)頻率、pet和腔體體積獲取微波干燥腔體尺寸，a,b,l分別對應(yīng)腔體的長、寬和高，vp為相速度，εr和μr分別為相對電導(dǎo)率和相對磁導(dǎo)率，εpet(f,t)為pet介電常數(shù)，εwater(f,t)為水的介電常數(shù)，vp為pet物料填充腔體的體積，v為空腔體積，f1為最低工作頻率，f為微波頻率，k1和k2分別表示pet和水的介電常數(shù)權(quán)重，k3和k4分別表示pet顆粒物與空氣的介電常數(shù)權(quán)重，εair(f,t)為空氣的介電常數(shù)，εgrain(f,t)為pet顆粒物的介電常數(shù)，εeff(f,t)為腔體內(nèi)pet物料負載的等效介電常數(shù)，t為溫度，εre為介電常數(shù)系數(shù)；

17、通過超聲裝置對低含水率低吸收率的物料顆粒進行預(yù)處理，所述低含水率低吸收率的物料顆粒指含水率及吸收率分別低于對應(yīng)設(shè)置值的物料顆粒；

18、通過控制臺控制攪拌裝置的轉(zhuǎn)速對預(yù)處理后的物料顆粒進行空間移動，將物料送入微波干燥腔體，然后調(diào)節(jié)微波源的微波功率、頻率、相位、占空比及周期參數(shù)對物料顆粒進行微波場能量攪拌，并根據(jù)檢測裝置檢測微波干燥腔體的反射功率、真空度及溫度實時調(diào)控微波源的微波頻率變化速率和功率大小。

19、第三方面，本發(fā)明提供一種計算機裝置，包括存儲器，所述存儲器存儲有程序指令，所述程序指令運行時，執(zhí)行如上述所述的微波深度干燥方法。

20、本發(fā)明的有益效果為：

21、本發(fā)明適用于低含水率、低微波吸收率的物質(zhì)深度干燥，從微波能工業(yè)應(yīng)用出發(fā)，結(jié)合機械攪拌和真空環(huán)境，實現(xiàn)微波干燥均勻，改善干燥效率；同時利用自適應(yīng)軟件控制微波頻率、功率、相位、占空比、脈沖等微波參數(shù)，實現(xiàn)精細化微波場分布控制。

22、本發(fā)明利用高效腔體設(shè)計方法，設(shè)計低耦合損耗、高合成效率的微波饋入系統(tǒng)，實現(xiàn)高效率、低能耗干燥。

23、本發(fā)明集成化程度高，集成多個傳感器反饋溫度、真空度和反射功率，能夠滿足大規(guī)模干燥的工業(yè)生產(chǎn)中的干燥條件判斷，同時能夠?qū)崿F(xiàn)實時控制和產(chǎn)業(yè)高度集成化，適用于大規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn)。

24、本發(fā)明結(jié)合超聲協(xié)同技術(shù)提升干燥效率，降低能量損耗。

25、本發(fā)明后續(xù)裝置升級空間大，能夠?qū)崿F(xiàn)多指標監(jiān)測及反演。

技術(shù)特征：

1.一種微波深度干燥系統(tǒng)，其特征在于，包括微波干燥腔體、控制臺、微波源、超聲裝置、攪拌裝置、真空裝置以及檢測裝置；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波深度干燥系統(tǒng)，其特征在于，所述微波干燥腔體采用矩形立方體結(jié)構(gòu)，所述微波干燥腔體兩側(cè)各設(shè)置兩個饋入端口，相鄰和對側(cè)的矩形波導(dǎo)兩兩垂直分布。

3.一種微波深度干燥方法，應(yīng)用于如權(quán)利要求1或2所述的微波深度干燥系統(tǒng)，其特征在于，所述微波深度干燥方法包括：

4.一種計算機裝置，包括存儲器，所述存儲器存儲有程序指令，其特征在于，所述程序指令運行時，執(zhí)行如權(quán)利要求3所述的微波深度干燥方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及微波干燥領(lǐng)域，具體涉及一種微波深度干燥系統(tǒng)、方法及計算機裝置。本發(fā)明微波深度干燥系統(tǒng)包括微波干燥腔體、控制臺、微波源、超聲裝置、攪拌裝置、真空裝置以及檢測裝置；超聲裝置對低含水率低吸收率的物料顆粒進行預(yù)處理，所述低含水率低吸收率的物料顆粒指含水率及吸收率分別低于對應(yīng)設(shè)置值的物料顆粒；控制臺控制攪拌裝置的轉(zhuǎn)速對預(yù)處理后的物料顆粒進行空間移動，將物料送入微波干燥腔體，控制臺控制調(diào)節(jié)微波源的微波功率、頻率、相位、占空比及周期參數(shù)對物料顆粒進行微波場能量攪拌，并根據(jù)檢測裝置檢測微波干燥腔體的反射功率、真空度及溫度實時調(diào)控微波源的微波頻率變化速率和功率大小。本發(fā)明適用于對高分子聚合物進行干燥。

技術(shù)研發(fā)人員：劉長軍,廖崇蔚,陽培翔,王傳龍,吳波
受保護的技術(shù)使用者：宜賓四川大學產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10