[发明专利]微波烘干的干燥控制方法、系统、设备、仿真优化及应用

权利要求书

1.一种微波烘干的干燥控制的仿真优化方法，其特征在于，所述仿真优化方法包括：在电磁热的作用下，层流干燥气流流经含有液态水和水蒸气的多孔介质的过程，通过后处理实现对温度以及含水量变化的可视化；对不同形状的物料在烘干之前，进行参数化扫描建模，通过多物理场仿真确定烘干参数；

所述仿真优化方法还包括：

（1）在COMSOL软件，搭建三维模型，模型中包含环绕放置的矩形波导、厚度为5mm正方形物料、加热腔体和进出风口四个部分；

（2）依次添加电磁热中的微波加热，模拟空间中电场及温度场的分布；非等温流动中的层流，模拟空间中流动场，探究流体流动对自由流动域中的温度传递；两个化学物质传递中的稀物质传递模块，模拟液态水的蒸发过程，实现两相之间质的传递，探究含水量的变化；

（3）在多孔物料中，液相与气相同时存在，为了对多孔介质域的流体进行更好的描述，手动定义包含湿空气在内的材料属性；将板材的初始含水量设置为有关坐标的函数；以原点(0,0,0)为中心的a*a*a的板材为例，若表层含水量由内向外呈现指数变化，距表层t以下的含水量假定恒定，则含水量g描述为：

（4）对模型域进行自由四面体网格剖分，对物料添加边界层；

（5）采用间歇加热的方式，搭建整个间歇加热流程：①：选择步骤频域，频率选择2.45GHz，勾选电磁波，频域接口，计算空间中电磁场的分布；②：选择步骤稳态，勾选层流接口，计算空间中流场的速度分布；③：选择步骤瞬态，时间步设置为range(0,1,t1)，勾选固体传热和流体传热两个稀物质传递接口，求解变量的初始值采用①的解；④：选择步骤瞬态，时间步设置为range(t1,1,t2)，勾选流体传热和两个稀物质传递接口，求解变量的初始值采用③的t1时刻的解；

（4）通过添加三维绘图组得出温度的分布状态；含水量通过W=Mn_l*cl/rho_p描述，其中Mn_l为每摩尔液态水的分子量、cl为多孔介质物料中液态水的浓度、rho_p为多孔板材基体的密度；温度跟含水量随时间的变化曲线通过添加派生值进行绘制。

2.如权利要求1所述的微波烘干的干燥控制的仿真优化方法，其特征在于，所述仿真优化方法还包括：

（1）对物料的外表面进行高精度的网格剖分：以厚度为5mm的正方形物料为例，在网格剖分的基础上，添加边界层网格，边界层的厚度根据实际外表含水层情况而定，边界层应当略厚与实际外部涂装含水层；选取物料加热时间为设计变量，物料烘干的优化模型为：

Find. Time_（加热）={t₁, t₂,···，t_m,}

Min. g，含水量；

s.t. T(max)A，T(end)B；

Time，总=C；

优化目标是在C时间段内，保证物料最高温度不超过A，最终冷却温度不高于B的情况下，通过调整加热时间，使得物料的含水量g最小；

（2）波导管的位置优化，对于多溃口激励的微波谐振腔体，溃口位置对电场分布有很大的影响，通过调整波导管的位置可以在很大程度上缓解空间中电场的不均匀特性；

（3）波导功率及间歇时间的改善，对不同的加热物设置不同的功率相应的间歇时间来及时散热，并通过流体流动带走箱体内部的湿空气。

3.一种使用权利要求1~2任意一项所述仿真优化方法的微波烘干的干燥控制方法，其特征在于，所述微波烘干的干燥控制方法包括：

八个传感器组成的传感模块及时进行作业监视及反馈，确保载货车的缓存、进室和出货；

除湿模块内部的除湿器对待烘干货物进行除湿操作；

根据设定要求，当烘干室内的载货车数量满足要求时，则会关闭烘干区两侧的隔离门对物料进行烘干；冷却模块通过控制风机对货物进行冷却处理。