考慮隨機(jī)頻率偏移的微波爐加熱

　　針對(duì)微波爐加熱使用的微波源具有工作不穩(wěn)定的特點(diǎn)，本文在考慮微波爐具有隨機(jī)頻率偏移的情況下，模擬了微波爐對(duì)德拜介質(zhì)的加熱。微波爐的隨機(jī)頻率偏移能夠非常明顯的影響到整個(gè)諧振腔體的加熱。因此在進(jìn)行色散介質(zhì)加熱的仿真計(jì)算時(shí)，必須要考慮隨機(jī)頻率偏移的影響。本文還對(duì)在微波爐中進(jìn)行的微波加熱實(shí)驗(yàn)重復(fù)性低的原因進(jìn)行了分析和猜想，并建議在研究微波化學(xué)反應(yīng)機(jī)理時(shí)應(yīng)該采用穩(wěn)定性更高的固態(tài)源。

　　近年來，微波作為一種高效，快速，均勻的加熱熱源迅速在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，甚至直接導(dǎo)致了一個(gè)新興的學(xué)科—微波化學(xué)的產(chǎn)生。以磁控管作為源的微波爐是微波加熱的一種應(yīng)用最為廣泛的方式，甚至微波化學(xué)的起源也是從使用微波爐加熱開始的。國(guó)內(nèi)外很多微波化學(xué)實(shí)驗(yàn)均是使用民用微波爐進(jìn)行的，但是微波爐微波源的頻率是不穩(wěn)定的，它是隨著時(shí)間不斷在跳變的，在概率統(tǒng)計(jì)上服從高斯分布。介于微波爐應(yīng)用的廣泛程度，研究微波源工作不穩(wěn)定時(shí)帶來的隨機(jī)頻率偏移對(duì)加熱的影響程度是很有必要的。

1、模型的建立

　　圖1所示的模型結(jié)構(gòu)圖是本文進(jìn)行仿真計(jì)算的模型，矩形微波爐腔體的尺寸為267mm×270mm×188mm。微波爐腔體中放置一個(gè)石英的玻璃圓盤，其尺寸為113.5mm(底面半徑)×6mm(高)。玻璃圓盤的材料參數(shù)為：σ = 0 ，μr= 1 和εr=2.55。圓盤上放置的圓柱體是被加熱的介質(zhì)模型，其余部分填充的是空氣。使用矩形波導(dǎo)對(duì)微波爐進(jìn)行饋波，其橫截面尺寸為78mm×18mm。

圖1　計(jì)算模型結(jié)構(gòu)圖

結(jié)論

　　使用微波爐進(jìn)行色散介質(zhì)加熱時(shí)，微波源工作不穩(wěn)定時(shí)帶來的隨機(jī)頻率偏移影響很大，必須要給予考慮。隨機(jī)頻率偏移還會(huì)導(dǎo)致整個(gè)微波爐的德拜媒質(zhì)加熱具有非常低的重復(fù)性，因此本文建議在研究微波化學(xué)反應(yīng)機(jī)理等微波加熱原理時(shí)應(yīng)該采用更加穩(wěn)定的固態(tài)源。