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Indexed by:Journal Papers

Date of Publication:2019-05-22

Journal:化工学报

Included Journals:PKU

Volume:70

Issue:9

Page Number:3307-3319

ISSN No.:0438-1157

Key Words:微波;吸波材料;损耗因子;饱和度;干燥;传热;传质

Abstract:为了研究吸波材料辅助微波加热对传统冷冻干燥过程的强化作用,建立了多孔介质温度、浓度和电磁场耦合的多相传递模型;以烧结的碳化硅(SiC)为吸波材料、以甘露醇水溶液为待干料液进行了微波冷冻干燥实验,并测定了甘露醇固体的介电特性.模拟和实验结果均表明,吸波材料对初始非饱和多孔物料微波冷冻干燥具有显著的强化作用.初始非饱和样品微波冷冻干燥时间比传统冷冻干燥缩短了18%,比常规饱和样品传统冷冻干燥缩短了30%.模拟结果与实验数据吻合良好.这表明提出的新型干燥方法确实能够实现过程传热传质的同时强化.通过考察样品内部温度、饱和度和电场强度的实时分布,分析了微波冷冻干燥过程的传热传质和电磁波传播与耗散机理.在微波冷冻干燥过程中,初始非饱和样品累计吸收的辐射能和微波能的总和与传统冷冻干燥相当.这说明,该干燥方法只是提高了能量效率,从而大幅缩短了冷冻干燥时间.