本发明专利技术涉及微波加热技术领域，具体涉及一种电磁场分布调节装置、微波加热装置以及加热方法。本发明专利技术所提供的一种电磁场分布调节装置可有效地解决微波对圆柱形加热目标加热时存在的电磁场分布不均匀的问题，从而可提高微波加热的均匀性以及加热效率，且可避免被加热目标局部温度不均所带来的热点/冷点问题。同时，采用本发明专利技术所提供的电磁场分布调节装置以及微波加热装置对待加热目标进行加热，其结构更简单、易于加工制作，并可极大地提升微波加热的经济效益。的经济效益。的经济效益。
【技术实现步骤摘要】
一种电磁场分布调节装置、微波加热装置以及加热方法
[0001]本专利技术涉及微波加热
，尤其涉及一种电磁场分布调节装置、微波加热装置以及加热方法。
技术介绍
[0002]微波加热杀菌技术是一种能在低温条件下进行高效快速的杀菌方式，该种杀菌方式对原料的营养成分破坏程度低且能保持原料固有的色、香、味等品质，能够得到较好的杀菌产品。但微波加热杀菌也存在一定的缺陷，例如，在微波加热杀菌过程中，一般是将被加热目标置于微波加热腔体内部，在普通的微波加热腔体内部，被加热的液态目标往往存在加热不均匀的情况，即目标的局部区域电场聚焦效果好，而其他区域电场聚焦效果不明显，导致各区域间的温差随着时间的推移增大，甚至出现热失控的问题。这种情况极大地制约了微波能地应用。以牛奶灭菌而言，一般采用热杀菌法进行杀菌消毒，力求在保留牛奶风味及营养成分的同时，有效杀灭致病菌，而相较于采用传统能源的热杀菌法，微波杀菌具有选择性加热、杀菌时间短、效率高和污染小等特点，能够极大程度地保留杀菌食品原本的色、香、味及热敏性营养成分，但该种微波杀菌容易出现热点/冷点问题，即利用微波对牛奶进行加热杀菌时，容易出现局部区域温度过高而其余区域未得到有效加热的不均匀状态，使得达不到有效的杀菌消毒，甚至可能破坏牛奶原有的风味及营养成分，并且造成产品不合格率上升的问题，尤其是当被加热目标为被置于圆柱状容器中时，由于圆柱状容器的几何特性，导致电磁场容易在被加热目标加热过程中出现电场聚焦现象，导致热点/冷点加剧。因此，提高对圆柱目标进行微波加热杀菌过程中的抗聚焦性成为了微波加热杀菌技术研究的重点。
[0003]现有技术实现加热液态目标的温度均匀性主要依赖于需要浸入目标的搅拌结构或专用天线，存在结构复杂、成本高、连续处理能力弱等问题。例如，SuhailN.Abdullah(SnaA,KyyA,CycB,etal.Optimisationofheatinguniformityformilkpasteurisationusingmicrowavecoaxialslotapplicatorsystem.2022.)等人提出了一种微波同轴缝隙天线用于优化牛奶巴氏杀菌的加热均匀性的系统，该天线主体为一根终端短路的微波同轴线，在靠近终端处对同轴线的外导体进行整圈的开缝设计，基于该天线设计的完整测试系统主要包括电脑控制端、微波功率源、环形器、三销钉调节器、波同转换器、微波同轴缝隙天线、水负载、热成像仪、热电偶传感器以及用烧杯盛装的牛奶等，SuhailN.Abdullah等采用上述装置及方法对牛奶进行加热测试，当输入功率为100W、125W、150W时，牛奶测得的最大温差分别为3.4℃、2.3℃、2.2℃，验证了该装置可有效改善微波加热的均匀性，但上述装置由于结构以及控制方法较为复杂，使得其加热成本较高，仅能适应于小体积静态液体加热的场景，并不能适用于工业化的大规模连续流加热。
技术实现思路
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种电磁场分布调节装置、微波加
热装置以及加热方法，所述电磁场分布调节装置、微波加热装置以及以及加热方法均可有效地提高电磁场分布的均匀性，从而以较低成本实现对被加热目标的均匀加热。
[0005]为达到上述技术效果，本专利技术采用了以下技术方案：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种电磁场分布调节装置，包括：矩形柱状管体，所述矩形柱状管体包括实心部和空心部，所述空心部沿所述实心部的长度方向设置且同轴地设于所述实心部的内侧，所述空心部的截面为圆形且所述空心部被配置为可容纳被加热目标的物料通道。
[0007]进一步地，所述被加热目标的介电常数实部为ε
eff
，所述实心部的有效介电常数实部为75％ε
eff
～125％ε
eff
。
[0008]进一步地，所述实心部为复合材料。
[0009]进一步地，所述实心部包括由第一材料制成的填充基质，所述填充基质中开设有若干沿矩形柱状管体长度方向开设的柱形填充孔，所述柱形填充孔内填充有由第二材料制成的填充介质，所述填充基质和填充介质共同构成所述实心部。
[0010]进一步地，所述第一材料和第二材料的介电常数不同。
[0011]进一步地，所述矩形柱状管体在实心部外侧的四条棱边上均设置有圆角结构。
[0012]进一步地，所述实心部的外截面呈正方形，优选地，所述实心部的四角均设置为圆角结构，以消除该实心部外表面的尖锐边缘。
[0013]第二方面，本专利技术提供一种微波加热装置，所述微波加热装置的内部设置有：
[0014]加热腔体，所述加热腔体上至少设有一个微波馈口，且所述加热腔体内至少设置有一个上述的电磁场分布调节装置。
[0015]进一步地，所述微波加热装置还包括被加热目标，所述被加热目标被置于所述物料通道内。
[0016]进一步地，所述微波加热装置还包括用于产生微波的微波发生器，所述微波发生器设于所述加热腔体外部，且所述微波发生器产生的微波通过所述微波馈口馈入所述加热腔体内。
[0017]优选地，所述微波加热装置上设有两个所述微波发生器，且两个所述微波发生器分别设于所述微波加热装置的两个相邻侧面上。
[0018]更优选地，两个所述微波发生器位于所述微波加热装置的不同高度位置处。
[0019]第三方面，本专利技术还提供一种微波加热方法，该微波加热方法可在对被加热目标进行加热的过程中有效地提高对被加热目标加热的均匀性，具体而言，该微波加热方法是采用上述的电磁场分布调节装置容纳被加热目标，或是，采用上述的微波加热装置对被加热目标进行微波加热，以实现本专利技术目的。
[0020]进一步地，所述被加热目标优选为液体。
[0021]进一步地，所述被加热目标优选为液体且所述被加热目标在加热过程中，可于物料通道的径向方向上充满所述物料通道。
[0022]进一步地，所述被加热目标优选为液体且所述被加热目标在加热过程中，可沿物料通道的轴向方向运动并持续通过所述物料通道。
[0023]优选地，在所述微波加热方法中，所述被加热目标优选为液体，且所述被加热目标在加热过程中，可于物料通道的径向方向上充满所述物料通道并可沿物料通道的轴向方向
运动并持续通过所述物料通道，以兼顾加热效率和加热的均匀性。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0025]本专利技术提供的一种电磁场分布调节装置可有效地解决微波对圆柱形加热目标加热时存在的电磁场分布不均匀的问题，从而可提高微波加热的均匀性以及加热效率，且可避免被加热目标局部温度不均所带来的热点/冷点问题。同时，采用本专利技术所提供的电磁场分布调节装置以及微波加热装置对待加热目标进行加热，其结构更简单、易于加工制作，相较于现有技术所使用的同轴探针天线及外部辅助结构，本专利技术所需的加工难度更小，且对加工精度的容忍度更高，此外，本专利技术所提供的磁场分布调节装置以及微波加热装置还可适用于适合连续加热，更能适应大规模的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电磁场分布调节装置，其特征在于，包括：矩形柱状管体(10)，所述矩形柱状管体(10)包括实心部(11)和空心部(12)，所述空心部(12)沿所述实心部(11)的长度方向设置且同轴地设于所述实心部(11)的内侧，所述空心部(12)的截面为圆形且所述空心部(12)被配置为可容纳被加热目标的物料通道。2.如权利要求1所述的一种电磁场分布调节装置，其特征在于：所述被加热目标的介电常数实部为ε
eff
，所述实心部(11)的有效介电常数实部为75％ε
eff
～125％ε
eff
。3.如权利要求2所述的一种电磁场分布调节装置，其特征在于：所述实心部(11)为复合材料。4.如权利要求3所述的一种电磁场分布调节装置，其特征在于：所述实心部(11)包括由第一材料制成的填充基质(111)，所述填充基质(111)中开设有若干沿矩形柱状管体(10)长度方向开设的柱形填充孔(112)，所述柱形填充孔(112)内填充有由第二材料制成的填充介质，所述填充基质(111)和填充介质共同构成所述实心部(11)。5.如权利要求1所述的一种电磁场分布...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱铧丞，杨阳，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。