一种微波深度干燥系统、方法及计算机装置

本发明涉及微波干燥领域，具体涉及一种微波深度干燥系统、方法及计算机装置。

背景技术：

1、目前，大多数微波干燥的对象都属于高含水率或者微波吸收系数较高的食品、化工材料、生物医药材料等，针对pet这类高分子聚合物材料的深度干燥基本没有干燥设备能够满足极低含水率的干燥需求。同时，传统的微波干燥基本通过一方面控制微波能量的通断，另一方面设计传输带或者机械搅拌的结构，改变物料空间位置。

2、例如发明专利cn116659213a设计了一款用于中药片干燥的微波腔体，通过传送带运送中药片，经过三个微波腔体的干燥，实现物料的干燥和运输，并通过回料装置提升干燥品质。整套设备通过控制程序控制物料的传输和微波源的通断以达到改善微波干燥不均匀的问题，并且通过闭合设计，减少了人工成本，提升了干燥效率。

3、又例如发明专利cn116592613a公开了一种用于颗粒状农作物干燥的设备。该设备由干燥箱、机架、热封装置、微波发生器、排料模块和提升模块组成，通过进出封口实现干燥箱内农作物的进出。干燥过程中，热风和微波对物料进行分批干燥，干燥结束后通过提升装置和排料装置实现农产品的多次干燥。

4、但目前微波干燥物质大多采用粗略的微波源通断控制，通过腔体装置机械运动结构设计和功率、时间控制实现干燥过程的稳定性控制，缺少对微波参数进行精细化控制，也缺少对微波能合成效率和耦合效率的研究，具有一定的局限性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种微波深度干燥系统、方法及计算机装置，提高了微波干燥效率。

2、本发明采取如下技术方案实现上述目的，第一方面，本发明提供一种微波深度干燥系统，包括微波干燥腔体、控制台、微波源、超声装置、搅拌装置、真空装置以及检测装置；

3、所述微波干燥腔体按照如下公式进行设计：

4、

5、εeff(f，t)＝k3·εgrain(f，t)+k4·εair(f,t)；

6、εgrain(f，t)＝k1·εpet(f，t)+k2·εwate(f,t)；

7、并根据频率、pet和腔体体积获取微波干燥腔体尺寸，a,b,l分别对应腔体的长、宽和高，vp为相速度，εr和μr分别为相对电导率和相对磁导率，εpet(f,t)为pet介电常数，εwater(f,t)为水的介电常数，vp为pet物料填充腔体的体积，v为空腔体积，f1为最低工作频率，f为微波频率，k1和k2分别表示pet和水的介电常数权重，k3和k4分别表示pet颗粒物与空气的介电常数权重，εair(f,t)为空气的介电常数，εgrain(f,t)为pet颗粒物的介电常数，εeff(f,t)为腔体内pet物料负载的等效介电常数，t为温度，εre为介电常数系数；

8、超声装置用于对低含水率低吸收率的物料颗粒进行预处理，所述低含水率低吸收率的物料颗粒指含水率及吸收率分别低于对应设置值的物料颗粒；

9、控制台控制搅拌装置的转速对预处理后的物料颗粒进行空间移动，将物料送入微波干燥腔体，控制台控制调节微波源的微波功率、频率、相位、占空比及周期参数对物料颗粒进行微波场能量搅拌，并根据检测装置检测微波干燥腔体的反射功率、真空度及温度实时调控微波源的微波频率变化速率和功率大小。

10、进一步的是，所述微波干燥腔体采用矩形立方体结构，所述微波干燥腔体两侧各设置两个馈入端口，相邻和对侧的矩形波导两两垂直分布。

11、第二方面，本发明提供一种微波深度干燥方法，应用于上述所述的微波深度干燥系统，所述微波深度干燥方法包括：

12、通过如下公式对微波干燥腔体进行设计：

13、

14、εeff(f，t)＝k3·εgrain(f，t))++k4·εair(f,t)；

15、εgrain(f，t)＝k1·εpet(f，t)+k2·εwate(f,t)；

16、并根据频率、pet和腔体体积获取微波干燥腔体尺寸，a,b,l分别对应腔体的长、宽和高，vp为相速度，εr和μr分别为相对电导率和相对磁导率，εpet(f,t)为pet介电常数，εwater(f,t)为水的介电常数，vp为pet物料填充腔体的体积，v为空腔体积，f1为最低工作频率，f为微波频率，k1和k2分别表示pet和水的介电常数权重，k3和k4分别表示pet颗粒物与空气的介电常数权重，εair(f,t)为空气的介电常数，εgrain(f,t)为pet颗粒物的介电常数，εeff(f,t)为腔体内pet物料负载的等效介电常数，t为温度，εre为介电常数系数；

17、通过超声装置对低含水率低吸收率的物料颗粒进行预处理，所述低含水率低吸收率的物料颗粒指含水率及吸收率分别低于对应设置值的物料颗粒；

18、通过控制台控制搅拌装置的转速对预处理后的物料颗粒进行空间移动，将物料送入微波干燥腔体，然后调节微波源的微波功率、频率、相位、占空比及周期参数对物料颗粒进行微波场能量搅拌，并根据检测装置检测微波干燥腔体的反射功率、真空度及温度实时调控微波源的微波频率变化速率和功率大小。

19、第三方面，本发明提供一种计算机装置，包括存储器，所述存储器存储有程序指令，所述程序指令运行时，执行如上述所述的微波深度干燥方法。

20、本发明的有益效果为：

21、本发明适用于低含水率、低微波吸收率的物质深度干燥，从微波能工业应用出发，结合机械搅拌和真空环境，实现微波干燥均匀，改善干燥效率；同时利用自适应软件控制微波频率、功率、相位、占空比、脉冲等微波参数，实现精细化微波场分布控制。

22、本发明利用高效腔体设计方法，设计低耦合损耗、高合成效率的微波馈入系统，实现高效率、低能耗干燥。

23、本发明集成化程度高，集成多个传感器反馈温度、真空度和反射功率，能够满足大规模干燥的工业生产中的干燥条件判断，同时能够实现实时控制和产业高度集成化，适用于大规模连续化生产。

24、本发明结合超声协同技术提升干燥效率，降低能量损耗。

25、本发明后续装置升级空间大，能够实现多指标监测及反演。

技术特征：

1.一种微波深度干燥系统，其特征在于，包括微波干燥腔体、控制台、微波源、超声装置、搅拌装置、真空装置以及检测装置；

2.根据权利要求1所述的微波深度干燥系统，其特征在于，所述微波干燥腔体采用矩形立方体结构，所述微波干燥腔体两侧各设置两个馈入端口，相邻和对侧的矩形波导两两垂直分布。

3.一种微波深度干燥方法，应用于如权利要求1或2所述的微波深度干燥系统，其特征在于，所述微波深度干燥方法包括：

4.一种计算机装置，包括存储器，所述存储器存储有程序指令，其特征在于，所述程序指令运行时，执行如权利要求3所述的微波深度干燥方法。

技术总结本发明涉及微波干燥领域，具体涉及一种微波深度干燥系统、方法及计算机装置。本发明微波深度干燥系统包括微波干燥腔体、控制台、微波源、超声装置、搅拌装置、真空装置以及检测装置；超声装置对低含水率低吸收率的物料颗粒进行预处理，所述低含水率低吸收率的物料颗粒指含水率及吸收率分别低于对应设置值的物料颗粒；控制台控制搅拌装置的转速对预处理后的物料颗粒进行空间移动，将物料送入微波干燥腔体，控制台控制调节微波源的微波功率、频率、相位、占空比及周期参数对物料颗粒进行微波场能量搅拌，并根据检测装置检测微波干燥腔体的反射功率、真空度及温度实时调控微波源的微波频率变化速率和功率大小。本发明适用于对高分子聚合物进行干燥。技术研发人员：刘长军,廖崇蔚,阳培翔,王传龙,吴波受保护的技术使用者：宜宾四川大学产业技术研究院技术研发日：技术公布日：2024/10/10