[发明专利]一种粉体微波加热装置及其使用方法

说明书

技术领域

  本发明涉及粉体微波加热领域，尤其涉及一种粉体微波加热装置及其使用方法。

背景技术

    粉体传统加热方式是通过燃烧燃料、电阻加热等为热源，粉体获得热能温度升高是通过辐射、传导热传递方式，粉体热能传递、温度升高均是由表及里，加热慢、热效率不高、存在芯表温差。

微波加热是微波源对加热粉体施加一个交替变化的外加电场，用于工业加热的微波频率主要是915MHz、2450MHz ，粉体中的极性分子在一秒内以这样的频率作摆动产生的热能是巨大的，外加电场的频率越高，极性分子摆动越快，产生的热能就越多，穿透深度就相应越小；外加电场越强，极性分子摆动振幅就越大，产生的热能就越大，所以提高磁控管的功率是提高加热强度的有效手段。被加热粉体的介电常数、介质损耗角正切值对微波穿透深度、加热强度也有重要影响。

微波加热装置广泛应用于生产、生活。家用微波炉是生活中的主要应用，一般小功率磁控管就可满足要求；工业上的应用需要大的加热功率，目前解决的办法一是：使用大功率磁控管，但是由于大功率磁控管制造难度高，价格非常昂贵；二是增加小功率磁控管数量以增加加热设备总功率，这也带来新的问题：由于各磁控管产生的微波源几乎不可能做到同相位，不能有效做到功率累积叠加，反而由于磁控管之间相互辐照导致磁控管老化加快，而且由于微波穿透深度有限对加热物的体积、形状也有诸多限制。

发明内容

为了实现使用若干小功率磁控管对粉体加热并实现功率累积叠加，本发明采用让粉体在流动中受到若干磁控管的微波辐照，并且通过反射管的使用将粉体进一步分隔，让粉体加热深度与微波穿透深度相一致。本发明的目的通过如下技术方案实现。

    一种粉体微波加热装置，本发明特征在于，该加热装置包括螺旋推料装置和加热仓；加热仓为密闭管状结构，由内管与外管组成；螺旋推料装置包括一端封闭的管状结构的成型锥套，粉体料仓的出料口与设在成型锥套侧壁上的进料口相连，设在在成型锥套的内腔中的螺旋推杆置于成型锥套侧壁上的进料口的下方，螺旋推杆的轴穿过成型锥套的封闭端与电机相连，形成螺旋推料装置；外径尺寸小于内管内径的成型锥套的出料端穿过外管的一端伸入到内管进料端内，外径尺寸小于出料管内径的内管的出料端伸入到穿过外管另一端的出料管内；在外管上交错设有波导管，波导管开口一端穿过外管壁抵近内管外壁，波导管另一端设有加热微波源；螺旋推杆、成型锥套的中心线与加热仓中心线重合并共同构成所述加热装置设备中心线，所述加热装置设备中心线与水平面保持一角度，该角度接近但不大于待加热粉体自流角；加热仓内管与外管之间密实填充能透过微波的保温材料。

    本发明沿加热装置设备中心线贯穿内管布装一根反射管，所述反射管采用能反射微波、耐高温材料制作，所述反射管一端固定于出料管管壁并穿过出料管壁伸出出料管，所述反射管另一端固定于成型锥套内壁。

    本发明所述内管为直的耐高温透波陶瓷管。

    本发明所述外管为直的耐高温不锈钢管，外管的横截面尺寸、长度尺寸满足所采用频率的相应微波的传输条件。

    本发明所述的填充在加热仓内管与外管之间的保温材料为高密度氧化铝陶瓷纤维板。

    本发明所述反射管的外壁与内管内壁之间的距离接近并且不小于被加热粉体微波穿透深度的二分之一。

    本发明加热微波源至反射管外壁的距离满足入射微波与反射管反射微波同相位的条件。

    本发明所述反射管为套管，中间能够穿水冷却。

    本发明一种粉体微波加热装置的使用方法，粉体加热步骤为：

1）粉体制备：将破碎至＜100微米的粉体装入粉体料仓备用，粉体料仓为密闭桶体结构底部开口与螺旋推料装置进料口连通；

2）粉体从粉体料仓进入螺旋推料装置进料口，螺旋推杆转动将粉体推送经过成型锥套进入内管，接通外管外壁布装的加热微波源电源，加热微波源发出的微波透过内管壁辐照流经内管的粉体，微波穿透粉体经反射管反射，由于加热微波源至反射管外壁距离满足入射微波与反射微波同相位，反射微波不对入射微波干扰冲抵，并且由于反射管的外壁与内管内壁之间的距离接近并且不小于加热粉体微波穿透深度的二分之一，反射微波在穿透粉体前已经全部衰竭，不对微波源产生辐照，粉体吸收微波能被快速加热；粉体移动经过内管的过程中受到多个加热微波源的辐照温度不断升高，通过调整螺旋推料装置转速控制粉体移动经过加热仓时间从而控制粉体加热温度。