[发明专利]用于微波加热的多试管通用装置及使用方法

说明书

技术领域

本发明属于微波加热技术领域，涉及一种用于液体微波加热的多试管通用装置及使用方法。

背景技术

微波加热具有传统加热所不具备的很多优点，现已经被广泛应用。但是液体的微波加热存在加热不均匀和加热效率低的严重问题。对于液体微波加热所存在的问题，传统的解决方法如Kopyt等提出可以在微波炉内旋转和移动加热对象（Kopyt P,Celuch-Marcysiak M.FDTD modelling and experimental verification of electromagnetic power dissipated in domestic microwave ovens[J].J.Telecommun.Inf.Technol.,2003,1:59–65），但是改善效果不够理想，仍然存在一些热点和冷点。Plaza-González等提出可以使用模式搅拌器（Plaza-González P,Monzó-Cabrera J,Catalá-Civera J M,et al.A new approach for the prediction of the electric field in multimode microwave applicators with mode stirrers[J].IEEE Transactions on Magnetics,2004,40:1672-1678）。这种方法是目前应用最广泛的方法，但是改善效果依然不够理想，表现在：加热低耗液体时加热效率较低，加热高耗液体时加热均匀性较差。随着电子计算机的广泛应用和多种电磁场仿真软件的出现，人们开始利用各种优化算法提出更有效的方法来改善加热均匀性和加热效率。Dominguez-Tortajada等（Dominguez-Tortajada E,Plaza-Gonzalez P,Diaz-Morcillo A,et al.Optimisation of electric field uniformity in microwave heating systems by means of multi-feeding and genetic algorithms[J].International Journal of Materials and Product Technology,2007,29:149-162）提出可以设计出多源匹配系统，Domínguez-Tortajada等（Domínguez-Tortajada E,Monzó-Cabrera J,Díaz-Morcillo A.Load matching in microwave-heating applicators by means of genetic-algorithm optimization of dielectric multilayer structures[J].Microwave and Optical Technology Letters,2005,47(5):426-430）提出可以设计出包裹加热对象的匹配层，从而提高加热效率，改善温度分布均匀性。但多源匹配系统和设计匹配层及类似方法均较为复杂且成本过高，在改善液体的加热效果方面具有局限性，因此需要采用新方法对不同的加热对象进行优化设计，降低成本和复杂度以提高其通用性。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于微波加热的多试管通用装置及使用方法，以同时提升微波加热液体的温度分布均匀性和加热效率，并简化操作、降低成本。

本发明所述用于微波加热的多试管通用装置，由石英玻璃底座和石英玻璃试管组成，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，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，所述试管放置在所述底座上表面开设的凹槽中。

上述用于微波加热的多试管通用装置，所述凹槽为2条～10条。

上述用于微波加热的多试管通用装置，所述石英玻璃试管的外半径r=6mm～20mm，高度H=80mm～150mm。

上述用于微波加热的多试管通用装置，所述凹槽的宽度w=12mm～40mm，深度h₂=10mm～20mm。

上述用于微波加热的多试管通用装置，所述石英玻璃底座的半径R=110～180mm，高度h₁=20mm～40mm。

本发明所述用于微波加热的多试管通用装置，其使用方法的操作如下：

（1）建立多试管微波加热液体的模型