自流式无泄漏多用途高效微波干燥机开发与研究
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发布日期：2010-11-18
一、成果简介
本成果依托董铁有教授近二十年，特别是留学日本期间的科研成果和专利技术，比现有的微波干燥机的能量效率高50%以上、功率密度提高20-30倍、占地面积节省90%以上、无微波泄漏、安全可靠、对产品和环境无污染的多用途微波干燥机。可应用于颗粒状和粉状物料，如种子等多种农产品物料的加热干燥等。能够解决广大农村，特别适合农产品丰富，但煤炭资源较为缺乏或能源材料运输困难，而水电资源相对较为丰富地区农产品干燥加工设备缺乏地区的干燥问题。同时由于微波具有杀菌作用，采用该技术和设备对农产品进行加热干燥处理还有提高贮存质量的功效。
该成果稍加改变也可广泛应用于在矿粉加工、化工原料处理等领域的加热干燥。应用前景广阔。
二、 背景和意义
开发和研究这种新型的微波干燥机的背景和意义在于：微波加热干燥是近几年来被广泛应用的一种新的加热干燥技术。使用常规热风炉或锅炉进行加热干燥时存在有对产品和环境的污染、能耗高、安全隐患、设备锈蚀、维护费用高、使用寿命短、工作温度难以控制等问题。微波加热干燥设备可避免出现上述问题，其能量转换效率高，易实现自动控制，占用空间小，可以根据生产实际随时关停，且不会出现热风炉或锅炉设备那样的锈蚀等问题，特别适合于季节性较强的农产品加工业。
此外，随着我国微波干燥技术水平的提高和设备价格的降低所产生的微波设备性价比的提高及使用成本的降低，再加上我国整体的科技水平的不断提高，新能源，如风电、太阳能、水电的开发和利用，特别是电力供应的优化使能源的结构发生根本性的变化，微波干燥的应用越来越广，因此推广应用合理的微波干燥工艺及设备是非常必要的。
三、国内外现状及发展趋势
现有的微波干燥加热设备多为隧道式的水平布置，必须配置水平输送机构，因受其水平输送机构的限制，物料的铺放厚度一般只有10cm，且横向利用率也只有70%左右，空间载荷率(单位面积上载荷的有效体积)一般只有7%，即0.07m3/m2，因此功率密度配制也较小（最大也只有2kw/m2）。即在同样的干燥加热能力下，占用空间大，需要较大的厂房面积，如功率为100kw的设备占地面积约为250 m2。
由于现有的水平布置的隧道式微波干燥机的设计依据不充分，其通风设计普遍不合理。设计通风量大，再加上水平输送机构的限制不便于合理布置配风机构，因此一般的通风量都在1m/s以上，大大高于实际需要的0.1~ 0.3m/s的水平。造成能量的无为浪费。
此外由于受微波传输特点的限制，特别是现有的微波干燥加热设备的干燥室的结构及载荷配置不合理，即空间载荷率低，易导致过度的微波反射、物料加热不均匀、产品质量难以保证等问题，大大降低微波干燥设备的使用效果和能量效率。有的设备的干燥效率只有0. 25 kg水/ (kw·h)。
现有的水平布置的隧道式微波干燥机还存在有微波泄漏问题，即现有微波加热装置中的出入口机构，一般采用的是出入口尺寸固定不变的结构。微波泄漏大于5mw/cm2，甚至更高。有的甚至没有具体的泄漏值。因此，不能适应被加工物料的尺寸大小的变化，特别是被加工物料的尺寸比出入口的尺寸小的多时会造成较大的微波泄漏。另外，现有的微波加热装置中的出入口机构主要是通过吸收和衰减泄漏的微波来防止泄露的，因此会造成微波能的浪费。实际上在多数工况下其微波泄漏量是较大的。
综上所述，由于诸多致命的弱点和缺陷，现有微波干燥加热设备的干燥能量效率一般都低于0.50 kg水/ (kw·h)，甚至低于0.30 kg水/ (kw·h)，其泄漏量远远高于国家标准。有的甚至就没有具体的泄漏量数据。
本课题旨在依托董铁有教授近二十年，特别是留学日本期间的科研成果和专利技术，所开发载荷率可达0.3-0.60m3/m2甚至更高、功率密度达60kw/m2甚至更高、占地面积节省90%以上（如功率为80kw的设备占地面积仅为20 m2），能量效率高于0. 95 kg水/ kw·h、安全可靠，即比现有设备的效率提高50%以上、通风速度在0.1 ~ 0.3m/s范围内、无微波泄漏、对产品和环境无污染的新型微波干燥机。其结构特征应特别适合颗粒状物料的干燥和粉状物料的加热应用。
五、应用前景
本自流无微波泄漏多用途微波干燥机可应用于颗粒状和粉状物料，如种子等多种农产品物料的加热干燥等。能够解决广大农村，特别是农产品物产丰富，但煤炭资源较为缺乏或能源材料运输困难，而水电资源相对较为丰富地区的农产品干燥加工问题。同时由于微波具有杀菌作用，采用该技术和设备对农产品进行加热干燥处理还有提高贮存质量的功效。
同时该成果的成果稍加改变也可广泛应用于在矿粉加工、化工原料处理等领域的加热干燥。
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董铁有 河南科技大学环境工程研究所，所长、教授、博士
河南省洛阳市涧西区西苑路48号148信箱 邮编：471003
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