[发明专利]用于微波加热的多试管通用装置及使用方法

权利要求书

1.一种用于微波加热的多试管通用装置，其特征在于由石英玻璃底座（1）和石英玻璃试管（3）组成，所述底座为圆台形，其上表面沿圆台的半径方向开设有至少两条凹槽（2），所述凹槽环绕底座的中心均匀分布，所述试管的外半径r与所述凹槽的宽度w的关系为2r≤w，使用时，所述试管（3）放置在所述底座上表面开设的凹槽（2）中。

2.根据权利要求1所述用于微波加热的多试管通用装置，其特征在于所述凹槽（2）为2条～10条。

3.根据权利要求1或2所述用于微波加热的多试管通用装置，其特征在于所述石英玻璃试管（2）的外半径r=6mm～20mm，高度H=80mm～150mm。

4.根据权利要求1或2所述用于微波加热的多试管通用装置，其特征在于所述凹槽（2）的宽度w=12mm～40mm，深度h₂=10mm～20mm。

5.根据权利要求3所述用于微波加热的多试管通用装置，其特征在于所述凹槽（2）的宽度w=12mm～40mm，深度h₂=10mm～20mm。

6.根据权利要求1或2所述用于微波加热的多试管通用装置，其特征在于所述石英玻璃底座（1）的半径R=110mm～180mm，高度h₁=20mm～40mm。

7.根据权利要求3所述用于微波加热的多试管通用装置，其特征在于所述石英玻璃底座（1）的半径R=110mm～180mm，高度h₁=20mm～40mm。

8.根据权利要求4所述用于微波加热的多试管通用装置，其特征在于所述石英玻璃底座（1）的半径R=110mm～180mm，高度h₁=20mm～40mm。

9.根据权利要求5所述用于微波加热的多试管通用装置，其特征在于所述石英玻璃底座（1）的半径R=110mm～180mm，高度h₁=20mm～40mm。

10.权利要求1至9中任一权利要求所述用于微波加热的多试管通用装置的使用方法，其特征在于操作如下：

（1）建立多试管微波加热液体的模型

用comsol多物理场软件建立被加热液体、所用微波炉、所用石英玻璃底座的几何模型，并输入微波炉功率、频率、加热时间及所述几何模型的物性参数；

（2）确定石英玻璃试管为2支时试管的最优壁厚和最优放置位置

在步骤（1）所述几何模型中建立2支石英玻璃试管，然后输入石英玻璃试管的壁厚范围、石英玻璃试管底面中心至石英玻璃底座中心线之间的距离范围进行参数扫描，得到使用2支试管时一系列试管壁厚和试管放置位置的组合模型所对应的被加热液体的体温度在加热时间内的平均方差和最后加热时刻被加热液体的体平均温度，其中所述平均方差最小、体平均温度最大的一组组合模型的试管壁厚和试管底面中心至石英玻璃底座中心线之间的距离，即为使用2支石英玻璃试管时试管的最优壁厚和最优放置位置，

所述石英玻璃试管的壁厚范围为1mm～（r-3）mm，所述石英玻璃试管底面中心至石英玻璃底座中心线之间的距离范围为：rmm≤X≤（R-r）mm，上述各式中，r为石英玻璃试管的外半径，R为石英玻璃底座的半径，X为石英玻璃试管底面中心至石英玻璃底座中心线之间的距离；

（3）确定石英玻璃试管的最优数量及该数量时试管的最优壁厚和最优放置位置

按照步骤（2）所述方法可得到石英玻璃试管为3支、4支、5支、……、10支时试管的最优壁厚和最优放置位置，当试管支数所对应的被加热液体的最小平均方差在30%的范围波动、试管支数所对应的被加热液体的最大体平均温度在3%的范围波动时，该波动范围内支数最少的试管数量即为石英玻璃试管的最优数量；该石英玻璃试管的最优数量所对应的试管最优壁厚和最优放置位置即为试管数量、试管壁厚、试管放置位置的最优组合；

（4）根据所确定的最优组合对液体进行微波加热

根据步骤（3）所确定石英玻璃试管的最优数量及该最优数量时试管的最优壁厚准备试管，向所准备的石英玻璃试管中加入被加热液体，将装有被加热液体的石英玻璃试管按步骤（3）所确定的最优放置位置放在石英玻璃底座的凹槽中，使用与步骤（1）所述几何模型相同的微波炉及其功率、频率、加热时间对被加热液体进行加热，即可使被加热液体在加热效率和加热均匀性方面达到最优效果。