简论圆环一种20kW圆环形微波干燥设备设计生

1007-0745（2013）09-0189-02
摘要：本文介绍一种适用于农产品干燥的20kW圆环形微波干燥器的设计与实验，通过多组实验数据对比表明，该干燥设备在功率方面，采用功率组合技术，不仅降低了生产成本，而且使加热更加均匀，干燥效果好。
关键词：微波 干燥 试验
Abstract: This paper introduces the design and experiment of a suitable for drying agricultural products 20kW circular microwe dryer, compared several groups of experimental data, the drying equipment in the power, the power combination technology, not only reduces the production cost, and the heating is more uniform, good drying effect。
Keywords: Microwe；drying；experiment；
0 引言
目前，尽管有关微波干燥工艺研究的报道较多，但因微波干燥设备是一项集微波学、机械学、材料学、热力学、plc控制等多学科为一体的高新技术产品，是干燥过程中物质的物理变化、内外热质交换条件下水分迁移过程的深入研究基础上，发展起来的一项新技术、新工艺。因此，现在生产微波干燥设备的企业还比较少，产品缺少系列化。目前国内外已有多家高等院校和科研机构对微波干燥技术进行了研究，国内外一些公司也开发出了相应的微波干燥设备。但是这些设备和工艺对于广大的农村来说，过于昂贵，耗电量大，且操作烦琐，不宜在农村推广。又由于一些贵重的农产品，比如中药材，用传统的干燥方法干燥过程中，大量使用煤、木柴等燃料，不但造成了大气污染，而且废气中的粉尘颗粒对干燥物造成了二次污染，严重的影响了成品的质量。而采用微波干燥技术干燥，不仅能保持干燥物的原味、原样、原色基本营养成份不失，同时安全卫生。因此，基于以上原因，开发应用于农业产品的微波干燥设备尤为重要。
1研究内容
（1）整机方案的确定
本课题设计的微波干燥设备总功率为20kW，占地面积约为

3.5m2，

（2）干燥设备的机械部分设计
根据整体干燥设备的确定，进行干燥设备机械部分设计。
（3）电气控制设计
根据设计要求，制订控制方案并进行设计。
（4）整机系统的调试
首先进行单个的微波发生系统进行调试，在此基础上，进行整机的调试，并做简单的试验研究。
2微波干燥设备的组成
基于微波干燥的基本原理，微波干燥设备主要有微波发生器、波导装置、微波干燥腔、排湿冷却系统、传动系统、红外测温系统、控制系统及微波抑制器等等部分组成，其结构方框图如图1所示。




图1 微波干燥设备结构方框图
3机械部分方案的确定

3.1方案确定

该设备整体结构设计成圆环形，结构紧凑，占地面积少，且物料装卸方便，便于连续生产。转动由变频电机驱动，转速可根据需要任意调节，满足不同物料的干燥需要。该设备主要由装卸物料区、左右微波抑制吸收器、变频电机、旋转工作台、微波干燥腔、抛物面形波导、微波发生器总成、机架总成、排湿装置等组成[3]。其结构简图如图2所示。




图2 圆环形微波干燥装置结构简图
1.微波干燥区 2.左微波抑制及吸收器 3.装卸物料区 4.右微波抑制及吸收器 5.机架总成 6.变频电机 7.旋转工作台 8.微波干燥腔 9.波导安装板 10.抛物面形波导 11.微波发生器总成 12. 微波发生器总成安装腔 13.盖板 14.排湿装置 15.门兼观察窗

3.2干燥过程

将待干燥的物料从装卸物料区3，装入旋转工作台7上，接通电源，设备处于工作状态，微波发生器所产生的微波，在微波干燥腔8内快速变化的高频电磁场中与待干燥的物料中水分子相互作用，使待干燥物料内部产生热量，被迅速加热干燥。在干燥过程中，用红外测温系统监控待干燥物料的温度，通过PLC来控制微波发生器的工作状态，以保证待干燥物料在设定的温度范围内被干燥。此外，还可通过变频电机6任意调节加热转盘7的转速，以满足待干燥物料在干燥过程中不同时刻加热与非加热的干燥工艺需要。待干燥物料达到干燥要求后，切断电源，再将干燥过的物料从装卸物料区3处取出即可。
4实验方法与结果

4.1试验方法

考虑到实验室电线的负荷要求，整台设备最多一起开6组微波发生器。本试验采用薄层干燥法，干燥物料为青菜上海青，主要测试上海青的干燥特性。选择新鲜、色泽良好且无机械损伤的上海青，将其再水中全面冲洗，去除泥沙等杂质，沥干水分，以免外来水分对试验的影响，然后将其分为整片叶和20mm的段状两种试验物料。干燥一段时间用红外测温仪测试上海青的表面温度，在整个干燥腔内取10个点测试温度，取平均值；由于旋转工作台在干燥试验过程中在整个干燥腔中以一定的速度旋转，因此，为便于测试重量，取其中的一部分为测重对象，进行测重。

4.2试验结果与分析

在试验过成中，在同一条件下测试的所有温度，偏差均在±5℃范围内；由试验多组数据可以看出，样品单位质量湿物料与总湿物料单位质量失水量基本相等，这说明该微波干燥设备干燥均匀，达到了设计要求。
5结论
实验研究表明，本试验所设计的圆环型微波干燥器采用了微波功率组合技术、抛物面形波导，使得该设备成本低，腔内微波加热更加均匀；控制系统采用plc+红外温控系统控制，可实现自动化生产；而其该设备还具有结构紧凑，体积小，成本低的优点。能够满足对农产品的干燥。
参考文献：
肖宏儒，宋卫东，朱志祥等.茶叶微波加工技术及设备的研究[J].食品工业科技，2003

摘自：毕业论文模板www.udooo.com

，24（3）：91-94.
徐成海，张世伟，关奎之.真空干燥[M].北京：化学工业出版社，2005.
[3]王五全.果汁微波能浓缩设备的研制[D].河南农业大学图书馆，2005.