用于微波加熱的多試管通用裝置及使用方法
【專利摘要】本發(fā)明所述用于微波加熱的多試管通用裝置，由石英玻璃底座和石英玻璃試管組成，所述底座為圓臺形，其上表面沿圓臺的半徑方向開設(shè)有至少兩條凹槽，所述凹槽環(huán)繞底座的中心均勻分布，所述試管的外半徑r與所述凹槽的寬度w的關(guān)系為2r≤w，使用時，所述試管放置在所述底座上表面開設(shè)的凹槽中。本發(fā)明還提供了上述裝置的使用方法。本發(fā)明所述裝置和方法能同時提升微波加熱液體的溫度分布均勻性和加熱效率，并能簡化操作、降低成本。
【專利說明】用于微波加熱的多試管通用裝置及使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微波加熱【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種用于液體微波加熱的多試管通用裝置及使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微波加熱具有傳統(tǒng)加熱所不具備的很多優(yōu)點，現(xiàn)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。但是液體的微波加熱存在加熱不均勻和加熱效率低的嚴重問題。對于液體微波加熱所存在的問題，傳統(tǒng)的解決方法如Kopyt等提出可以在微波爐內(nèi)旋轉(zhuǎn)和移動加熱對象(Kopyt P,Celuch-Marcysiak M.FDTD modelling and experimental verification ofelectromagnetic power dissipated in domestic microwave ovens[J].J.Telecommun.1nf.Technol.， 2003, 1:59 - 65)，但是改善效果不夠理想，仍然存在一些熱點和冷點。Plaza-Gonzcilez 等提出可以使用模式攬拌器(Plaza-Gonzcilez P, Μοηζ?-CabreraJ, Catala-Civera J M, et al.A new approach for the prediction of theelectric field in multimode microwave applicators with mode stirrers[J].1EEE Transactions on Magnetics, 2004，40:1672-1678)。這種方法是目前應(yīng)用最廣泛的方法，但是改善效果依然不夠理想，表現(xiàn)在:加熱低耗液體時加熱效率較低，加熱高耗液體時加熱均勻性較差。隨著電子計算機的廣泛應(yīng)用和多種電磁場仿真軟件的出現(xiàn)，人們開始利用各種優(yōu)化算法提出更有效的方法來改善加熱均勻性和加熱效率。Dominguez-Tortajada 等(Dominguez-Tortajada E,Plaza-Gonzalez P, Diaz-MorcilloA, et al.0ptimisation of electric field uniformity in microwave heating systemsby means of mult1-feeding and genetic algorithms[J].1nternational Journal ofMaterials and Product Technology, 2007，29:149-162)提出可以設(shè)計出多源匹配系統(tǒng)，Dominguez-Tortajada ^(Dominguez-Tortajada E, Μοηζ?-Cabrera J, Diaz-MorcilloA.Load matching in microwave-heating applicators by means of genetic-algorithmoptimization of dielectric multilayer structures[J].Microwave and OpticalTechnology Letters, 2005, 47 (5):426-430)提出可以設(shè)計出包裹加熱對象的匹配層，從而提高加熱效率，改善溫度分布均勻性。但多源匹配系統(tǒng)和設(shè)計匹配層及類似方法均較為復(fù)雜且成本過高，在改善液體的加熱效果方面具有局限性，因此需要采用新方法對不同的加熱對象進行優(yōu)化設(shè)計，降低成本和復(fù)雜度以提高其通用性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于微波加熱的多試管通用裝置及使用方法，以同時提升微波加熱液體的溫度分布均勻性和加熱效率，并簡化操作、降低成本。
[0004]本發(fā)明所述用于微波加熱的多試管通用裝置，由石英玻璃底座和石英玻璃試管組成，所述底座為圓臺形，其上表面沿圓臺的半徑方向開設(shè)有至少兩條凹槽，所述凹槽環(huán)繞底座的中心均勻分布，所述試管的外半徑r與所述凹槽的寬度w的關(guān)系為2r ( w，使用時，所述試管放置在所述底座上表面開設(shè)的凹槽中。
[0005]上述用于微波加熱的多試管通用裝置，所述凹槽為2條~10條。
[0006]上述用于微波加熱的多試管通用裝置，所述石英玻璃試管的外半徑r=6mm~20mm,高度 H=HOmm ~150mm。
[0007]上述用于微波加熱的多試管通用裝置，所述凹槽的寬度w=12mm~40mm，深度h2=10mm ~20mmo
[0008]上述用于微波加熱的多試管通用裝置，所述石英玻璃底座的半徑R=IlO~180mm，高度 1^=20111111 ~40mm η
[0009]本發(fā)明所述用于微波加熱的多試管通用裝置，其使用方法的操作如下:
[0010]( I)建立多試管微波加熱液體的模型
[0011]用comsol多物理場軟件建立被加熱液體、所用微波爐、所用石英玻璃底座的幾何模型，并輸入微波爐功率、頻率、加熱時間及所述幾何模型的物性參數(shù)(物性參數(shù)包括介電常數(shù)，熱導(dǎo)率，密度，比熱容，電導(dǎo)率，相對磁導(dǎo)率);
[0012](2)確定石英玻璃試管為2支時試管的最優(yōu)壁厚和最優(yōu)放置位置
[0013]在步驟(1)所述幾何模型中建立2支石英玻璃試管，然后輸入石英玻璃試管的壁厚范圍、石英玻璃試管底面中心至石英玻璃底座中心線之間的距離范圍進行參數(shù)掃描，得到使用2支試管時一系列試管壁厚和試管放置位置的組合模型所對應(yīng)的被加熱液體的體溫度在加熱時間內(nèi)的平均方差和最后加熱時刻被加熱液體的體平均溫度，其中所述平均方差最小、體平均溫度最大的一組組合模型的試管壁厚和試管底面中心至石英玻璃底座中心線之間的距離，即為使用2支石英玻璃試管時試管的最優(yōu)壁厚和最優(yōu)放置位置， [0014]所述石英玻璃試管的壁厚范圍為1mm~(r-3)mm，所述石英玻璃試管底面中心至石英玻璃底座中心線之間的距離范圍為:rmm < X < (R-r)mm，上述各式中，r為石英玻璃試管的外半徑，R為石英玻璃底座的半徑，X為石英玻璃試管底面中心至石英玻璃底座中心線之間的距離；
[0015](3)確定石英玻璃試管的最優(yōu)數(shù)量及該數(shù)量時試管的最優(yōu)壁厚和最優(yōu)放置位置
[0016]按照步驟(2)所述方法可得到石英玻璃試管為3支、4支、5支、……、10支時試管的最優(yōu)壁厚和最優(yōu)放置位置，當試管支數(shù)所對應(yīng)的被加熱液體的最小平均方差在30%的范圍波動、試管支數(shù)所對應(yīng)的被加熱液體的最大體平均溫度在3%的范圍波動時，該波動范圍內(nèi)支數(shù)最少的試管數(shù)量即為石英玻璃試管的最優(yōu)數(shù)量；該石英玻璃試管的最優(yōu)數(shù)量所對應(yīng)的試管最優(yōu)壁厚和最優(yōu)放置位置即為試管數(shù)量、試管壁厚、試管放置位置的最優(yōu)組合；
[0017](4)根據(jù)所確定的最優(yōu)組合對液體進行微波加熱
[0018]根據(jù)步驟(3 )所確定石英玻璃試管的最優(yōu)數(shù)量及該最優(yōu)數(shù)量時試管的最優(yōu)壁厚準備試管，向所準備的石英玻璃試管中加入被加熱液體，將裝有被加熱液體的石英玻璃試管按步驟(3)所確定的最優(yōu)放置位置放在石英玻璃底座的凹槽中，使用與步驟(1)所述幾何模型相同的微波爐及其功率、頻率、加熱時間對被加熱液體進行加熱，即可使被加熱液體在加熱效率和加熱均勻性方面達到最優(yōu)效果。
[0019]被加熱液體的體溫度在加熱時間內(nèi)的平均方差表示的是液體加熱的均勻性，所述平均方差越小，液體加熱的均勻性越好；被加熱液體在最后加熱時刻的體平均溫度表示的是液體的加熱效率，所述體平均溫度越高，液體的加熱效率越好。
[0020]所述被加熱液體的體溫度在加熱時間內(nèi)的平均方差按下述方法得到:在加熱時間內(nèi)設(shè)置采樣時間點的間隔，根據(jù)該間隔確定采樣時間點并通過comsol多物理場軟件獲取各采樣時間點被加熱液體的體溫度方差，加熱時間內(nèi)的體溫度平均方差即為每個采樣時間點被加熱液體的體溫度方差之和的平均值。比如，30ml水加熱25秒，設(shè)置采樣時間點的間隔為5秒，則采樣時間點分別為5秒、10秒、15秒、20秒、25秒，共五個采樣時間點，加熱時間內(nèi)水的體溫度的平均方差即為五個采樣時間點的體溫度方差之和的平均值。
[0021]本發(fā)明所述方法使用的comsol多物理場軟件可通過市場購買(銷售該軟件的商場很多)。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0023]1、本發(fā)明所述用于微波加熱的多試管通用裝置及使用方法，能有效提升液體的加熱效率和改善液體加熱的均勻性。以水為被加熱對象時，體平均溫度能提升10%以上，在加熱時間內(nèi)的平均方差能減小95%以上，以DMF (二甲基甲酰胺)為被加熱對象時，體平均溫度能提升13%以上，在加熱時間內(nèi)的平均方差能減小92%以上。
[0024]2、本發(fā)明所述用于微波加熱的多試管通用裝置，可通過comsol多物理場仿真軟件建立被加熱液體、所用微波爐、所用石英玻璃底座的幾何模型，并獲得試管數(shù)量、試管壁厚、試管放置位置的最優(yōu)組合，因而通用性強，適用于對不同液體在不同類型的微波爐中進行加熱。
[0025]3、本發(fā)明所述用于微波加熱的多試管通用裝置結(jié)構(gòu)簡單，使用方法簡便、易于掌握，因而成本低，便于推廣應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明所述用于微波加熱的多試管通用裝置中石英玻璃底座的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明所述用于微波加熱的多試管通用裝置中石英玻璃試管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3為本發(fā)明所述用于微波加熱的多試管通用裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖4為本發(fā)明所述用于微波加熱的多試管通用裝置中石英玻璃底座的又一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖5為本發(fā)明所述用于微波加熱的多試管通用裝置的又一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖6為石英玻璃試管底面的中心至石英玻璃底座中心線之間的距離示意圖；
[0032]圖7是實施例1中使用comsol多物理場軟件仿真所得到的水的體溫度在加熱時間內(nèi)的最小平均方差隨試管數(shù)量的變化圖；
[0033]圖8是實施例1中使用comsol多物理場軟件仿真所得到的加熱最后時刻時水的最大體平均溫度隨試管數(shù)量的變化圖。
[0034]圖中，1-石英玻璃底座，2-凹槽，3-石英玻璃試管。
【具體實施方式】
[0035]下面通過實施例對本發(fā)明所述用于微波加熱的多試管通用裝置的結(jié)構(gòu)和使用方法作進一步說明。
[0036]實施例1
[0037]本實施例中以水為被加熱對象，水的體積為30ml，在頻率2.4GHz~2.5GHz、功率650W~750W的微波爐中加熱25秒。
[0038]本實施例使用多試管通用裝置對水進行微波加熱，所述多試管通用裝置由石英玻璃底座I和石英玻璃試管3組成，石英玻璃底座I為圓臺形，半徑R=I 10mm、高度4=20.!，石英玻璃試管3的外半徑r=18mm、高度H=150mm。通過下述操作確定石英玻璃試管的最優(yōu)數(shù)量及該數(shù)量時試管的最優(yōu)壁厚和最優(yōu)放置位置:
[0039]( I)建立多試管微波加熱液體的模型
[0040]用comsol多物理場軟件建立水、所用微波爐、所用石英玻璃底座的幾何模型，并輸入微波爐功率、頻率、加熱時間及所述幾何模型的物性參數(shù)(物性參數(shù)包括介電常數(shù)，熱導(dǎo)率，密度，比熱容，電導(dǎo)率，相對磁導(dǎo)率);
[0041](2)確定石英玻璃試管為2支時試管的最優(yōu)壁厚和最優(yōu)放置位置
[0042]在步驟(1)所述幾何模型中建立2支石英玻璃試管，然后輸入石英玻璃試管的壁厚范圍、石英玻璃試管底面中心至石英玻璃底座中心線之間的距離范圍進行參數(shù)掃描，得到使用2支試管時一系列 試管壁厚和試管放置位置的組合模型所對應(yīng)的被加熱液體的體溫度在加熱時間內(nèi)的平均方差和最后加熱時刻被加熱液體的體平均溫度，其中所述平均方差最小、體平均溫度最大的一組組合模型的試管壁厚和試管底面中心至石英玻璃底座中心線之間的距離，即為使用2支石英玻璃試管時試管的最優(yōu)壁厚和最優(yōu)放置位置，
[0043]所述石英玻璃試管的壁厚范圍為1mm~15mm，所述石英玻璃試管底面中心至石英玻璃底座中心線之間的距離范圍為92mm，上述不等式中，X為石英玻璃試管底面中心至石英玻璃底座中心線之間的距離；
[0044](3)確定石英玻璃試管的最優(yōu)數(shù)量及該數(shù)量時試管的最優(yōu)壁厚和最優(yōu)放置位置
[0045]按照步驟(2)所述方法可得到石英玻璃試管為3支、4支、5支、……、10支時試管的最優(yōu)壁厚和最優(yōu)放置位置，當試管支數(shù)所對應(yīng)的被加熱液體的最小平均方差在30%的范圍波動、試管支數(shù)所對應(yīng)的被加熱液體的最大體平均溫度在3%的范圍波動，該波動范圍內(nèi)支數(shù)最少的試管數(shù)量即為石英玻璃試管的最優(yōu)數(shù)量，從圖7、圖8可以看出，波動范圍內(nèi)支數(shù)最少的試管數(shù)為6支，因此,石英玻璃試管的最優(yōu)數(shù)量為6支,石英玻璃試管為6支時的試管最優(yōu)壁厚即為本實施例選取的試管壁厚，石英玻璃試管為6支時的試管最優(yōu)放置位置即為本實施例選取的試管放置位置，上述參數(shù)掃描結(jié)果表明，石英玻璃試管為6支時的試管最優(yōu)壁厚d=llmm，試管最優(yōu)放置位置是石英玻璃試管底面中心至石英玻璃底座中心線之間的距離X=50mm。
[0046]根據(jù)上述結(jié)果，本實施例中的多試管通用裝置如圖1、圖2、圖3所示，圓臺形石英玻璃底座I的表面沿圓臺的半徑方向開設(shè)有6條寬度和深度相同的凹槽2，凹槽2的寬度w=36mm、深度h2=10mm ;石英玻璃試管3為6支,壁厚d=llmm。
[0047]向六只石英玻璃試管中分別加入5ml水，將裝有水的6支石英玻璃試管分別放在石英玻璃底座的6條凹槽2中，各石英玻璃試管底面的中心至石英玻璃底座中心線之間的距離X = 50mm，在頻率2.4GHz~2.5GHz、功率650W~750W的微波爐中加熱25秒。
[0048]對比例I[0049]本對比例與實施例1的被加熱對象相同，水的體積同樣為30ml，采用單試管(試管的外半徑=20mm、高度=150mm、壁厚=lmm)，在頻率2.4GHz?2.5GHz、功率650W?750W的微波爐中加熱25秒。
[0050]實施例1與對比例I的加熱結(jié)果對比見表I。
[0051]表I加熱30ml水的結(jié)果對比
[0052]
對比例I (單試管加熱)實施例1 (多試管通用裝置加熱)
時間5秒 10秒15秒20秒25秒5秒 10秒15秒20秒25秒
各個時刻水的體溫 278 208 156 87 46 5 4.8 3.1 1.7 0.9
度方差
加熱25秒內(nèi)水的平1553.1
均體溫度方差
加熱25秒時水的體8CTC88O
平均溫度
[0053]從表I可以看出，實施例1與對比例I相比，水在加熱最后時刻的體平均溫度提升了 10%，水的體溫度在加熱時間內(nèi)的平均方差減小了 98%，由此說明，本發(fā)明所述多試管通用裝置及其使用方法有效改善了水的加熱均勻性和提高了水的加熱效率。
[0054]實施例2
[0055]本實施例中以水為被加熱對象，水的體積為60ml，在頻率2.4GHz?2.5GHz、功率650W?750W的微波爐中加熱50秒。
[0056]本實施例使用多試管通用裝置對水進行微波加熱，所述多試管通用裝置由石英玻璃底座I和石英玻璃試管3組成，石英玻璃底座I為圓臺形，半徑R=180mm、高度石英玻璃試管3的外半徑r=llmm、高度H=80mm。采用與實施例1相同的操作確定石英玻璃試管的最優(yōu)數(shù)量及該數(shù)量時試管的最優(yōu)壁厚和最優(yōu)放置位置，結(jié)果為:石英玻璃試管的最優(yōu)數(shù)量為8支，石英玻璃試管為8支時的試管最優(yōu)壁厚d=3mm，石英玻璃試管的最優(yōu)放置位置是石英玻璃試管底面中心至石英玻璃底座中心線之間的距離X=80mm。
[0057]根據(jù)上述結(jié)果，本實施例中的多試管通用裝置，其圓臺形石英玻璃底座I的表面沿圓臺的半徑方向開設(shè)有8條寬度和深度相同的凹槽2，凹槽2的寬度w=23mm、深度h2=15mm ;石英玻璃試管3為8支,壁厚d=3mm。
[0058]向8只石英玻璃試管中分別加入7.5ml水，將裝有水的8支石英玻璃試管分別放在石英玻璃底座的8條凹槽2中，各石英玻璃試管底面的中心至石英玻璃底座中心線之間的距離X = 80mm，在頻率2.4GHz?2.5GHz、功率650W?750W的微波爐中加熱50秒。
[0059]對比例2
[0060]本對比例與實施例2的被加熱對象相同，水的體積同樣為60ml，采用單試管(試管的外半徑=20mm、高度=150mm、壁厚=lmm)，在頻率2.4GHz?2.5GHz，功率650W?750W的微波爐中加熱50秒。
[0061]結(jié)果對比:實施例2與對比例2相比，水在加熱最后時刻的體平均溫度提升了15%，水的體溫度在加熱時間內(nèi)的平均方差減小了 95%，由此說明，本發(fā)明所述的多試管通用裝置及其使用方法有效改善了水的加熱均勻性和提高了水的加熱效率。
[0062]實施例3
[0063]本實施例中以DMF (二甲基甲酰胺)為被加熱對象，二甲基甲酰胺的體積為30ml，在頻率2.4GHz?2.5GHz、功率650W?750W的微波爐中加熱25秒。
[0064]本實施例使用多試管通用裝置對DMF進行微波加熱，所述多試管通用裝置由石英玻璃底座I和石英玻璃試管3組成，石英玻璃底座I為圓臺形，半徑R=110mm、高度4=40111111，石英玻璃試管3的外半徑r=20mm、高度H=130mm。采用與實施例1相同的操作確定石英玻璃試管的最優(yōu)數(shù)量及該數(shù)量時試管的最優(yōu)壁厚和最優(yōu)放置位置，結(jié)果為:石英玻璃試管的最優(yōu)數(shù)量為2支，石英玻璃試管為2支時的試管最優(yōu)壁厚d=10mm，石英玻璃試管的最優(yōu)放置位置是石英玻璃試管底面中心至石英玻璃底座中心線之間的距離X=20mm。
[0065]根據(jù)上述結(jié)果，本實施例中的多試管通用裝置，其圓臺形石英玻璃底座I的表面沿圓臺的半徑方向開設(shè)有2條寬度和深度相同的凹槽2，凹槽2的寬度w=40mm、深度h2=20mm ;石英玻璃試管3為2支，壁厚d=10mm。
[0066]向2只石英玻璃試管中分別加入15ml DMF,將裝有DMF的2支石英玻璃試管分別放在石英玻璃底座的2條凹槽2中，各石英玻璃試管底面的中心至石英玻璃底座中心線之間的距離X = 20mm，在頻率2.4GHz?2.5GHz、功率650W?750W的微波爐中加熱25秒。
[0067]對比例3
[0068]本對比例與實施例3的被加熱對象相同，DMF (二甲基甲酰胺)的體積同樣為30ml，采用單試管(試管的外半徑=20mm、高度=150mm、壁厚=Imm)，在頻率2.4GHz?2.5GHz、功率650W?750W的微波爐中加熱25秒。
[0069]結(jié)果對比:實施例3與對比例3相比，DMF在最后時刻的體平均溫度提升了 13%，DMF的體溫度在加熱時間內(nèi)的平均方差減小了 92%，由此說明，本發(fā)明所述的多試管通用裝置及其使用方法有效改善了二甲基甲酰胺的加熱均勻性和提高了二甲基甲酰胺的加熱效率。
[0070]實施例4
[0071]本實施例中以DMF (二甲基甲酰胺)為被加熱對象，DMF的體積為60ml，在頻率
2.4GHz?2.5GHz、功率650W?750W的微波爐中加熱50秒。
[0072]本實施例使用多試管通用裝置對DMF進行微波加熱，所述多試管通用裝置由石英玻璃底座I和石英玻璃試管3組成，石英玻璃底座I為圓臺形，半徑R=160mm、高度4=35?，石英玻璃試管3的外半徑r=6mm、高度H=100mm。采用與實施例1相同的操作確定石英玻璃試管的最優(yōu)數(shù)量及該數(shù)量時試管的最優(yōu)壁厚和最優(yōu)放置位置，結(jié)果為:石英玻璃試管的最優(yōu)數(shù)量為10支，石英玻璃試管為10支時的試管最優(yōu)壁厚d=lmm，石英玻璃試管的最優(yōu)放置位置是石英玻璃試管底面中心至石英玻璃底座中心線之間的距離X=70mm。
[0073]根據(jù)上述結(jié)果，本實施例中的多試管通用裝置，其圓臺形石英玻璃底座I的表面沿圓臺的半徑方向開設(shè)有10條寬度和深度相同的凹槽2，凹槽2的寬度w=12mm、深度h2=20mm ;石英玻璃試管3為10支，壁厚d=lmm。
[0074]向10只石英玻璃試管中分別加入6ml DMF,將裝有DMF的10支石英玻璃試管分別放在石英玻璃底座的10條凹槽2中，各石英玻璃試管底面的中心至石英玻璃底座中心線之間的距離X = 70mm，在頻率2.4GHz?2.5GHz、功率650W?750W的微波爐中加熱50秒。
[0075]對比例4
[0076]本對比例與實施例4的被加熱對象相同，DMF (二甲基甲酰胺)的體積同樣為60ml，采用單試管(試管的外半徑=20mm、高度=150mm、壁厚=lmm)，在頻率2.4GHz?2.5GHz，功率650W?750W的微波爐中加熱50秒。
[0077]結(jié)果對比:實施例4與對比例4相比，DMF在加熱最后時刻的體平均溫度提升了14%，DMF的體溫度在加熱時間內(nèi)的平均方差減小了 94%，由此說明，本發(fā)明所述的多試管通用裝置及其使用方法有效改善了二甲基甲酰胺的加熱均勻性和提高了二甲基甲酰胺的加熱效率。
【權(quán)利要求】
1.一種用于微波加熱的多試管通用裝置，其特征在于由石英玻璃底座(1)和石英玻璃試管(3)組成，所述底座為圓臺形，其上表面沿圓臺的半徑方向開設(shè)有至少兩條凹槽(2)，所述凹槽環(huán)繞底座的中心均勻分布，所述試管的外半徑r與所述凹槽的寬度w的關(guān)系為2r ≤ w，使用時，所述試管(3)放置在所述底座上表面開設(shè)的凹槽(2)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于微波加熱的多試管通用裝置，其特征在于所述凹槽(2)為2條~10條。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述用于微波加熱的多試管通用裝置，其特征在于所述石英玻璃試管(2)的外半徑r=6_~20mm,高度H=HOmm~150mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述用于微波加熱的多試管通用裝置，其特征在于所述凹槽(2)的寬度 w=1 2mm ~40mm,深度 Ii2=1Omm ~20mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述用于微波加熱的多試管通用裝置，其特征在于所述凹槽(2)的寬度 w=1 2mm ~40mm,深度 Ii2=1Omm ~20mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述用于微波加熱的多試管通用裝置，其特征在于所述石英玻璃底座(1)的半徑R=110mm~180mm,高度Ii1=ZOmm~40mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述用于微波加熱的多試管通用裝置，其特征在于所述石英玻璃底座(1)的半徑 R=110mm ~180mm,高度 Ii1=ZCtam ~40mm η
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述用于微波加熱的多試管通用裝置，其特征在于所述石英玻璃底座(1)的半徑 R=110mm ~180mm,高度 Ii1=ZCtam ~40mm η
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述用于微波加熱的多試管通用裝置，其特征在于所述石英玻璃底座(1)的半徑 R=110mm ~180mm,高度 Ii1=ZCtam ~40mm η
10.權(quán)利要求1至9中任一權(quán)利要求所述用于微波加熱的多試管通用裝置的使用方法，其特征在于操作如下: (1)建立多試管微波加熱液體的模型 用comsol多物理場軟件建立被加熱液體、所用微波爐、所用石英玻璃底座的幾何模型，并輸入微波爐功率、頻率、加熱時間及所述幾何模型的物性參數(shù)； (2)確定石英玻璃試管為2支時試管的最優(yōu)壁厚和最優(yōu)放置位置 在步驟(1)所述幾何模型中建立2支石英玻璃試管，然后輸入石英玻璃試管的壁厚范圍、石英玻璃試管底面中心至石英玻璃底座中心線之間的距離范圍進行參數(shù)掃描，得到使用2支試管時一系列試管壁厚和試管放置位置的組合模型所對應(yīng)的被加熱液體的體溫度在加熱時間內(nèi)的平均方差和最后加熱時刻被加熱液體的體平均溫度，其中所述平均方差最小、體平均溫度最大的一組組合模型的試管壁厚和試管底面中心至石英玻璃底座中心線之間的距離，即為使用2支石英玻璃試管時試管的最優(yōu)壁厚和最優(yōu)放置位置， 所述石英玻璃試管的壁厚范圍為1mm~(r-3)mm，所述石英玻璃試管底面中心至石英玻璃底座中心線之間的距離范圍為:rmm< X<(R-r)mm，上述各式中，r為石英玻璃試管的外半徑，R為石英玻璃底座的半徑，X為石英玻璃試管底面中心至石英玻璃底座中心線之間的距離； (3)確定石英玻璃試管的最優(yōu)數(shù)量及該數(shù)量時試管的最優(yōu)壁厚和最優(yōu)放置位置 按照步驟(2)所述方法可得到石英玻璃試管為3支、4支、5支、……、10支時試管的最優(yōu)壁厚和最優(yōu)放置位置，當試管支數(shù)所對應(yīng)的被加熱液體的最小平均方差在30%的范圍波動、試管支數(shù)所對應(yīng)的被加熱液體的最大體平均溫度在3%的范圍波動時，該波動范圍內(nèi)支數(shù)最少的試管數(shù)量即為石英玻璃試管的最優(yōu)數(shù)量；該石英玻璃試管的最優(yōu)數(shù)量所對應(yīng)的試管最優(yōu)壁厚和最優(yōu)放置位置即為試管數(shù)量、試管壁厚、試管放置位置的最優(yōu)組合； (4)根據(jù)所確定的最優(yōu)組合對液體進行微波加熱 根據(jù)步驟(3)所確定石英玻璃試管的最優(yōu)數(shù)量及該最優(yōu)數(shù)量時試管的最優(yōu)壁厚準備試管，向所準備的石英玻璃試管中加入被加熱液體，將裝有被加熱液體的石英玻璃試管按步驟(3)所確定的最優(yōu)放置位置放在石英玻璃底座的凹槽中，使用與步驟(1)所述幾何模型相同的微波爐及其功率、頻率、加熱時間對被加熱液體進行加熱，即可使被加熱液體在加熱效率和加熱均勻性 方面達到最優(yōu)效果。
【文檔編號】H05B6/80GK103929843SQ201410131598
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月2日
【發(fā)明者】楊曉慶, 黃卡瑪, 劉長軍, 陳星 , 郭慶功, 楊陽, 趙翔, 陳倩, 閆麗萍, 胡仲霞 申請人:四川大學(xué)