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一种用于液体和/或气体加热的微波加热器

发表时间:2021-05-06 10:35

摘要

本发明是一种用于液体和/或气体加热的微波加热器,由发热腔、微波发生器、温度测量与控制系统组成,发热腔又由3个功能层组成:外部的反波传热金属壳、中间的吸波发热层和内部的透波隔热层,其特征在于微波发生器发射的微波透过隔热层后被吸波发热层吸收而发热,随后热量向外传递给金属壳,金属壳又将热量传递给周围的液体和/或气体,最终实现对流动的或静止的液体和/或气体的加热。上述结构的微波加热器单元既可以单个独立使用,也可以多个串联和/或并联使用。本发明结构简单,制造成本低,热效率高,容易更换、维护和携带,属非接触性加热安全性好,可以用作小型或大型淋浴热水器、水热取暖、热空气取暖以及工业生产等各种领域的热源。



技术领域

本发明是一种加热器,具体是涉及一种用于液体和/或气体加热的微波加热器,其属于微波加热技术领域。该加热器可以对其周围流动的或静止的液体和/或气体进行快速加热,可以用作淋浴热水器、水热取暖、热空气取暖、饮水机、烹饪以及工业生产等各种领域的热源。


背景技术

目前,用于流体(包括液体和/或气体)加热的加热器按照其产生热量的方式主要有四类,即电热式(如:电热管)、燃气式、燃煤式或太阳能式,它们各有其局限性:电热式一般属于接触式加热,存在漏电隐患(例如:电热管破裂),安全性不好;燃气式和燃煤式加热则存在煤气泄露中毒的危险,并且不容易实现精确控制;太阳能式加热器一般都体积庞大,且受气候和温度的影响较大。

微波能作为一种新型的热源形式,已经越来越多的应用于加热领域,例如:食品、造纸、木材、烧结等等。实际加热应用的微波通常是频率为915MHz和2450MHz的电磁波。微波加热的简单原理是其交变电磁场的极化作用使材料内部的自由电荷重新排布及偶极子的反复调旋,从而产生强大的振动和摩擦,在这一微观过程中交变电磁场的能量转化为介质内的热能,导致介质温度升高,因此微波加热是介质材料自身损耗电磁场能量而发热。微波加热显著不同于常规加热,具有如下优点:(1)属于内加热,具有不接触性;(2)加热速度快;(3)加热效率高,可显著节能;(4)可选择性的加热物料;(5)热惯性小;(6)对化学反应具有催化作用。然而,物质吸收微波能的本领与该物质的复介电常数有关,即损耗因子越大,吸收微波的能力越强,因此上述微波加热的优点只是针对特定的微波吸收材料,如:SiC、碳、铁氧体、水、AlN、部分半导体陶瓷和金属陶瓷、金属微粉,等等。因此,微波加热具有强烈的选择性,这导致微波不能直接加热块状的金属材料,因为金属反射微波;微波也难于加热很多绝缘体材料,例如:玻璃、塑料(如:聚乙烯、聚苯乙烯等)、石英及部分陶瓷材料,因为这些材料对微波是“透明的”,它们不吸收或者较少的吸收微波能量;微波更难于加热大部分的气体和液体,因为它们对微波的“透明度”更高,因此对于这些材料微波的加热效率会很低。

微波能一个典型而成功的应用是对水进行加热,目前人们已经发明了各种各样的微波热水器,均采用了极性水分子直接吸收微波而自身发热的加热形式。当利用微波直接对流动的水进行加热时,人们大多采用了循环往复玻璃管的方式以增加水对微波的吸收时间和吸收面积,然而玻璃管的脆性直接给加热器的安装、使用和维护带来了诸多弊端,同时玻璃管也会在一定程度上额外的吸收微波。




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