新型微波真空干燥机设计探究

　　【摘 要】在研究的基础上，设计出一种新型微波干燥机，将波导管和波源冷却器相结合，解决了微波分布不平衡和微波源故障两大问题。微波真空干燥机设计巧妙，安全可靠，可处理优质物料的干燥过程。

　　【关键词】微波;真空干燥;设计

　　引言

　　微波干燥可以同时从内部和外部加热物料，并提供高速和均匀的干燥。但干燥温度通常在70℃以上，容易导致物料糊化。真空干燥可以在较低的温度下干燥物料，热敏性物料的有效成分得到很好的保护，但传热率低，干燥成本高。微波真空干燥机是一种包括微波干燥和真空干燥在内的新型技术。它有多种用途，可用于食品、农产品和医药。

　　一、微波制热部分

　　1.1微波源及波导

　　微波源和波导源相互连接，微波源是顶层，而波导是底层。法兰位于波源和波的方向之间。底视导向结构为中空管结构，带有坚固的金属丝。弹簧下方是不锈钢板，以方便微波聚焦。弹簧结构的螺距是d，即代表微波运行平稳 这种波的控制使得下波片和弹簧之间的微波难以反射，当弹簧移动时，它就会使微波更加平稳。

　　此外，使用微波源产生的热量严重影响着对整个过程的持续时间。自然冷却效果相对较弱，所以弹簧波导设计采用开放式钢管，制冷剂可以加入管子里用来冷却微波源。此外，水输入被添加到波浪入口。帮助控制进水温度，关闭进水波导管，以避免冷却剂泄漏。

　　1.2 微波室

　　微波室由顶层的微博发生室和底层的物料室组成，两层以陶瓷板隔开。这是因为瓷砖中的微波无法通过管道传输。不仅可以对冷冻干燥的物料有明显影响，还可防止水和灰尘进入导轨系统，为设备功能和寿命长短提供保护，提高微波真空干燥机的节能效率。

　　微波生产室的上下部分均采用不锈钢制成，以防止微波辐射。底部是瓷砖，让微波更容易进入到物料室中，瓷砖和金属外墙密封牢固。物料室是一个两层的结构。外層的材料是不锈钢，为了防止微波泄漏。内层的材料是聚四氟乙烯，因此微波可以穿过它而不会泄漏。物料托盘的原料也是聚四氟乙烯。可以吸收物料并使微波不受阻碍地通过。物料托盘在聚四氟乙烯材料内包含一个空腔。换句话说，内层材料为聚四氟乙烯，起支撑作用，抽屉结构用于制作料盘。它可以对里面的聚四氟乙烯进行强制和拉动，可以很容易地装卸，并且可以增加物料托盘的数量以满足需求。微波真空干燥机保护壳位于料盘下。将微波保护板插入直径为 2 至 4 毫米的与不锈钢板上的小孔相等的孔中。一方面，一个安全的微波保护板可以防止微波蒸发。另一方面可以防止蒸汽材料被带入房间并进入寒冷的地方。该管位于微波安全表面，穿过灯和温度计。即测量仪器在物料室中，与测量仪器相连的电线在真空室中。照明装置和温度计装在微波真空干燥机内，防止保护外壳，即金属保护歪外壳，有一个直径2-4毫米的小孔，以防止测量设备发生放电。

　　二、真空制冷部分

　　2.1 真空室

　　真空室包括物料室和真空室。物料室是真空室和微波室的交汇处，真空室的四周和底部均由不锈钢制成，以防止微波逸出。顶部是微波屏蔽板，将材料与形成微波的表面分离。微波板保护和微波加热段有类似的保护。在微波室的左侧，许多个水蒸气捕集孔均匀分布。冷阱上的孔与冷阱相连蒸汽器具中的水蒸气通过微波屏蔽进入真空，然后通过水蒸气捕集孔进入冷阱，在那里被冷阱捕获。均匀分布的水汽捕集孔可以防止冷阱局部形成过厚的冰。

　　2.2 真空泵

　　空泵的原料是不锈钢，看起来像长方体，泵的顶部有一个把手，方便取用。确保身体泵的能量和稳定性平衡也是有道理的。另外，泵体上装有注油器和放油阀。油入口是更换燃油时注入燃油的地方，位于泵体顶部。在重力的作用下，油很容易流入泵体内。出油口是更换燃油时燃油熔化的地方。它位于泵床下方，只需接触燃油泵室的底端即可完成供油。在油室的侧面有一个窗口可以看到油室的内部。视液镜有高低额定值，可轻松估算额外燃料的成本。真空管位于顶部，并通过封闭管与真空室相连。底座上有一个插座，用于电动驱动真空泵。

　　2.3制冷机和冷阱

　　将冷却剂放入制冷机中以连接到冷阱入口的末端。冷却阱的末端连接到波导入口的末端，因此冷却水波可以进入源结构并冷却微波源，从而将微波的使用寿命延长。将真空阀插入冷却阱和波导的交汇处，以确保冷却阱连接到波导。水蒸气口连接冷却阱和真空室，让水蒸气进入真空室。然后在进入真空室之前积聚在蒸汽室中，由凝器块检测。

　　冷却设备包括冷凝器单元、保护壳、进水口、出水口和溢流阀。冷凝器管是由不锈钢管制成的立方体，使“田”字对齐在立方体的每一侧。通风口的门没有均匀安装，让冷凝水自由进入内侧。立方体的正面和背面代表冷凝剂的入口和出口。由于冷凝器箱的尺寸保持不变，因此，很容易增加或减少冷凝器管块的数量以满足干燥设备的成本，从而可以提高冷阱的使用效率。冷凝管的入水口和出水口中的冷凝器单元采用螺纹，冷凝器单元连接到标准管件。冷凝管单元位于冷阱体中心，冷阱体是长方体，背面和侧面为不锈钢，正面为纯玻璃，玻璃与不锈钢密封在一起。这种结构可以清楚地观察到水分夹杂情况和通过玻璃窗供给冷阱的水量。在干燥过程结束时，水蒸气被困在冷阱中，冻结并粘在冷凝器上。同时，在室温下加水可以将霜变成液态水并轻轻释放。因此，进水口、出水口和溢流阀位于冷阱的主体内。进水位置最高，出水位置最低，可利用重力轻松加水或排水。进水口和出水口之间设有溢流阀，防止加水溢出。

　　结束语

　　在本次设计研究中，冷却源和波源的结合不仅提高了材料的传热率，而且改善了波的生物学特性。物料室是真空室和微波室的组合，可以在微波和真空室中同时操作。物料托盘被设计为一种抽屉的结构，可以方便的进行装载和卸载，充分地利用了空间。本研究开发的微波真空干燥机是基于实验室测试，在实际使用过程中还有很多参数需要细化或修改。该装置可以满足大多数热敏性物料对干燥速度和干燥质量的要求，但自动控制系统仍有待改进，以进一步将加工成本降低，能够更加适应广阔的市场。

　　参考文献：

　　[1]代建武，杨升霖，XIE Yuceng，王杰，温梦达，任领.旋转托盘式微波真空干燥机设计与试验[J].农业机械学报，2020，51(05)：370-376.

　　[2]杨晓童，段续，任广跃.新型微波真空干燥机设计[J].食品与机械，2017，33(01)：93-96+208.

　　[3]黄建立. 银耳微波真空干燥机理及品质特性的研究[D].福建农林大学，2010.

　　作者：汤晓峰

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