一種大功率微波豎式反應器的製造方法

2023-05-30 15:12:36

一種大功率微波豎式反應器的製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種大功率微波豎式反應器，屬於微波設備設計與製造領域。該大功率微波豎式反應器包括外部微波腔體和內置在外部微波腔體的反應內管，該外部微波腔體從外至內分為微波腔體外罩和兩側通過腔體板肋板與微波腔體外罩連接的腔體板兩部分，該外部微波腔體從上至下通過上端槽鋼框架、中部連接槽鋼框架、下端槽鋼框架分為三部分，外部微波腔體上設有微波加熱部分、通風部分、循環水部分、蔽波部分。本實用新型提供一種大功率微波豎式反應器。該反應器採用微波加熱，可使物料實現非接觸式的直接快速加熱；該反應器磁控管的布局，使微波能轉化為熱能的效率大為提高；大量小功率磁控管的組合匹配實現了工業生產用的極極大功率微波反應器的成功研發。
【專利說明】一種大功率微波豎式反應器

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種大功率微波豎式反應器，屬於微波設備設計與製造領域。

【背景技術】
[0002]微波加熱是新近發展起來並日漸成熟的加熱技術，具有非接觸式直接加熱，體加熱，升溫速率快，能促進粒子間的滲透，能及時對所處理物料進行控溫等優點。
[0003]極大功率多模腔微波加熱反應器的設計一直是業界的瓶頸。由小功率磁控管組合成的極大功率微波反應器的效能低，主要是鉻磁控管安裝位置的不合理，造成各磁控管發出的電磁波相互幹涉抵消。


【發明內容】

[0004]針對上述現有技術存在的問題及不足，本實用新型提供一種大功率微波豎式反應器。該反應器採用微波加熱，可使物料實現非接觸式的直接快速加熱；該反應器磁控管的布局，使微波能轉化為熱能的效率大為提高；大量小功率磁控管的組合匹配實現了工業生產用的極極大功率微波反應器的成功研發，本實用新型通過以下技術方案實現。
[0005]—種大功率微波豎式反應器，包括外部微波腔體和內置在外部微波腔體的反應內管；
[0006]所述內置在外部微波腔體的反應內管包括從上至下依次連接的內管細管法蘭1、內管上端細管8、容器凸臺20、容器主體32、內管下端斜坡7、內管下端細管19和內管細管法蘭1，容器主體32外部設有容器肋板，內管下端斜坡7 —側設有殘液排出口 29 ；
[0007]所述外部微波腔體由7塊腔體板組成正七邊形，該外部微波腔體從外至內分為微波腔體外罩和兩側通過腔體板肋板14與微波腔體外罩連接的腔體板15兩部分，該外部微波腔體從上至下通過上端槽鋼框架11、中部連接槽鋼框架5、下端槽鋼框架6分為三部分，外部微波腔體上設有微波加熱部分、通風部分、循環水部分、蔽波部分，微波加熱部分包括進波孔12、波導固定孔23、波導4和磁控管13，在腔體板15上的每一個面設置若干進波孔12，每個進波孔12上設有若干波導固定孔23，每個進波孔12上安裝一個波導4和磁控管13 ；
[0008]所述7塊腔體板上進波孔12的具體分布為3類:第一類，腔體板上有3列進波孔12，每列都有7個縱橫間隔分布的進波孔12，其中兩邊沿列的第一個進波孔12為橫向，中間列的第一個進波孔12為縱向；第二類，腔體板上有3列進波孔12，其中兩邊沿列的進波孔12分布完全一致，有7個縱橫間隔分布的進波孔12，兩邊第一個進波孔12為縱向，中間列有6個縱橫間隔分布的進波孔12，中間第一個進波孔12為橫向；第三類，腔體板上有3列進波孔12，3列上進波孔12縱橫間隔分布，一列有6個進波孔12，中間列和另一列有7個進波孔12，其中左邊列和中間列的第一個進波孔12為縱向，右邊列的第一個進波孔12為橫向，七塊腔體板中前六塊為第一類和第二類交替排列，最後一塊為第三類排列；蔽波部分為反應內管置於外部微波腔體時露出部分設有蔽波桶2。
[0009]所述微波腔體外罩上設有若干微波腔體門3，微波腔體門3上設有輔進風口 26。
[0010]所述上端槽鋼框架11頂部設有腔體頂板28，下端槽鋼框架6底部設有腔體底板27。
[0011]所述上端槽鋼框架11頂面設有主進風孔24，上端槽鋼框架11側面設有出風孔25。
[0012]所述循環水部分包括總進水管16、總出水管17、進水管分水口 35、進水管彎頭36、出水管分水口 37和出水管彎頭38，腔體底板27上設有總進水管16、總出水管17，下端槽鋼框架6上表面設有兩根管道圍繞外部微波腔體，其中一個管道連接總進水管16，另一個管道連接總出水管17，兩根管道通過進水管彎頭36、出水管彎頭38在外部微波腔體的每個面各連接一個進水管分水口 35和出水管分水口 37。
[0013]所述磁控管13上設有磁控管進水管21和磁控管出水管22,磁控管進水管21通過膠管與對應面的進水管分水口 35連接，磁控管出水管22與對應面的出水管分水口 37連接。
[0014]所述上端槽鋼框架11頂端設有吊耳10。
[0015]本實用新型大功率微波豎式反應器可用於液體微波加熱，或各溶液微波蒸發。
[0016]1、自來水加入到本實用新型裝置中進行微波加熱
[0017]首先由豎爐內管下端細管19往內管泵入600kg自來水，開啟豎爐冷卻循環水，開啟微波豎爐電源，開啟所有磁控管13控制微波功率為429KW，測定豎爐內水的溫度隨時間變化的情況如圖12所示，由圖12可知，600kg自來水在429KW的微波功率下，僅需時間227秒(3.8min)即可升至50°C，需要591秒(1min)即可加熱至沸騰(93.8°C)。在該條件下，此微波豎爐的電能轉化為自來水的熱能的效率達到83.06%。
[0018]2、濃度為4.76wt.%的鹽酸溶液加入到本實用新型裝置中進行微波加熱
[0019]由豎爐內管下端細管19往內管泵入濃度為4.76%的鹽酸溶液500kg，開啟豎爐冷卻循環水，開啟微波豎爐電源，開啟所有磁控管13控制微波功率為429KW，測定豎爐內水的溫度隨時間變化的情況如圖13所示，由圖13可知，濃度為4.76%的鹽酸溶液500kg在429KW的微波功率下，僅需時間119秒(2min)即可升至40。。，需要232秒(3.9min)即可加熱60°C。在該條件下，此微波豎爐的電能轉化為溶液熱能的效率達到81.96%。
[0020]3、濃度為8wt.%的氯化鈉溶液加入到本實用新型裝置中進行微波加熱
[0021]由豎爐內管下端細管19往內管泵入濃度為8%的氯化鈉溶液450kg，開啟豎爐冷卻循環水，開啟微波豎爐電源，開啟所有磁控管13控制微波功率為429KW，測定豎爐內水的溫度隨時間變化的情況如圖14。由圖14可知，濃度為8%的氯化鈉溶液450kg在429KW的微波功率下，僅需時間113秒(2min)即可升至40°C，需要208秒(3.5min)即可加熱60°C。在該條件下，此微波豎爐的電能轉化為溶液熱能的效率達到86.4%。
[0022]本實用新型的有益效果是:(I)設計和實現了工業生產用大功率微波反應器；(2)有效推動微波加熱在工業生產過程的應用；(3)電能-微波能-熱能轉化率高，80°/Γ87%，可大幅降低相關領域的能耗；(4)不會汙染物料，可實現工業生產的潔淨化和綠色化；(5)由於微波獨特的快速加熱特性，使目標產物生產率極大提高，副產物產率降低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本實用新型結構示意圖；
[0024]圖2是本實用新型反應內管結構示意圖；
[0025]圖3是本實用新型頂端結構示意圖；
[0026]圖4是本實用新型上端局部結構示意圖A ;
[0027]圖5是本實用新型上端局部結構示意圖B ;
[0028]圖6是本實用新型上端局部結構示意圖C ;
[0029]圖7是本實用新型中間段局部結構示意圖；
[0030]圖8是本實用新型底部局部結構示意圖A ;
[0031]圖9是本實用新型底部局部結構示意圖B ;
[0032]圖10是本實用新型磁控管結構示意圖；
[0033]圖11是本實用新型進波孔布局示意圖；
[0034]圖12是自來水加入到本實用新型裝置中進行微波加熱時溫度隨時間變化情況示意圖；
[0035]圖13是濃度為4.76wt.%的鹽酸溶液加入到本實用新型裝置中進行微波加熱蒸發時溫度隨時間變化情況示意圖；
[0036]圖14是濃度為8wt.%的氯化鈉溶液加入到本實用新型裝置中進行微波加熱蒸發時溫度隨時間變化情況示意圖。
[0037]圖中:1-內管細管法蘭，2-蔽波桶，3-微波腔體門，4-波導，5-中部連接槽鋼框架，6-下端槽鋼框架，7-內管下端斜坡，8-內管上端細管，9-上端桶蓋，10-吊耳，11-上端槽鋼框架，12-進波孔，13-磁控管，14-腔體板肋板，15-腔體板，16-總進水管，17-總出水管，18-下端桶蓋,19-內管下端細管,20-容器凸臺，21-磁控管進水管,22-磁控管出水管，23-波導固定孔，24-主進風孔，25-出風孔，26-輔進風口，27-腔體底板，28-腔體頂板，29-殘液排出口，30-容器肋板，31-容器加固環，32-容器主體，33-腔體頂板，34-內管上端細管下法蘭，35-進水管分水口，36-進水管彎頭，37-出水管分水口，38出水管彎頭，39-腔體板法蘭,40-肋板連接板。

【具體實施方式】
[0038]下面結合附圖和【具體實施方式】，對本實用新型作進一步說明。
[0039]實施例1
[0040]如圖1至11所示，該大功率微波豎式反應器，包括外部微波腔體和內置在外部微波腔體的反應內管；
[0041]所述內置在外部微波腔體的反應內管包括從上至下依次連接的內管細管法蘭1、內管上端細管8、容器凸臺20、容器主體32、內管下端斜坡7、內管下端細管19和內管細管法蘭1，容器主體32外部設有容器肋板，內管下端斜坡7 —側設有殘液排出口 29 ；
[0042]所述外部微波腔體由7塊腔體板組成正七邊形，該外部微波腔體從外至內分為微波腔體外罩和兩側通過腔體板肋板14與微波腔體外罩連接的腔體板15兩部分，該外部微波腔體從上至下通過上端槽鋼框架11、中部連接槽鋼框架5、下端槽鋼框架6分為三部分，外部微波腔體上設有微波加熱部分、通風部分、循環水部分、蔽波部分，微波加熱部分包括進波孔12、波導固定孔23、波導4和磁控管13，在腔體板15上的每一個面設置若干進波孔12，每個進波孔12上設有若干波導固定孔23，每個進波孔12上安裝一個波導4和磁控管13 ；
[0043]所述7塊腔體板上進波孔12的具體分布為3類:第一類，腔體板上有3列進波孔12，每列都有7個縱橫間隔分布的進波孔12，其中兩邊沿列的第一個進波孔12為橫向，中間列的第一個進波孔12為縱向；第二類，腔體板上有3列進波孔12，其中兩邊沿列的進波孔12分布完全一致，有7個縱橫間隔分布的進波孔12，兩邊第一個進波孔12為縱向，中間列有6個縱橫間隔分布的進波孔12，中間第一個進波孔12為橫向；第三類，腔體板上有3列進波孔12，3列上進波孔12縱橫間隔分布，一列有6個進波孔12，中間列和另一列有7個進波孔12，其中左邊列和中間列的第一個進波孔12為縱向，右邊列的第一個進波孔12為橫向，七塊腔體板中前六塊為第一類和第二類交替排列，最後一塊為第三類排列；蔽波部分為反應內管置於外部微波腔體時露出部分設有蔽波桶2。
[0044]其中微波腔體外罩上設有若干微波腔體門3，微波腔體門3上設有輔進風口 26 ;上端槽鋼框架11頂部設有腔體頂板28，下端槽鋼框架6底部設有腔體底板27 ;上端槽鋼框架11頂面設有主進風孔24，上端槽鋼框架11側面設有出風孔25 ;循環水部分包括總進水管16、總出水管17、進水管分水口 35、進水管彎頭36、出水管分水口 37和出水管彎頭38，腔體底板27上設有總進水管16、總出水管17，下端槽鋼框架6上表面設有兩根管道圍繞外部微波腔體，其中一個管道連接總進水管16，另一個管道連接總出水管17，兩根管道通過進水管彎頭36、出水管彎頭38在外部微波腔體的每個面各連接一個進水管分水口 35和出水管分水口 37 ;磁控管13上設有磁控管進水管21和磁控管出水管22，磁控管進水管21通過膠管與對應面的進水管分水口 35連接，磁控管出水管22與對應面的出水管分水口 37連接；上端槽鋼框架11頂端設有吊耳10。
[0045]上面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作了詳細說明，但是本實用新型並不限於上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識範圍內，還可以在不脫離本實用新型宗旨的前提下作出各種變化。
【權利要求】
1.一種大功率微波豎式反應器，其特徵在於:包括外部微波腔體和內置在外部微波腔體的反應內管； 所述內置在外部微波腔體的反應內管包括從上至下依次連接的內管細管法蘭(I)、內管上端細管(8)、容器凸臺(20)、容器主體(32)、內管下端斜坡(7)、內管下端細管(19)和內管細管法蘭(1)，容器主體(32)外部設有容器肋板，內管下端斜坡(7)—側設有殘液排出口(29)； 所述外部微波腔體由7塊腔體板組成正七邊形，該外部微波腔體從外至內分為微波腔體外罩和兩側通過腔體板肋板(14)與微波腔體外罩連接的腔體板(15)兩部分，該外部微波腔體從上至下通過上端槽鋼框架(11)、中部連接槽鋼框架(5)、下端槽鋼框架(6)分為三部分，外部微波腔體上設有微波加熱部分、通風部分、循環水部分、蔽波部分，微波加熱部分包括進波孔(12)、波導固定孔(23)、波導(4)和磁控管(13)，在腔體板(15)上的每一個面設置若干進波孔(12)，每個進波孔(12)上設有若干波導固定孔(23)，每個進波孔(12)上安裝一個波導(4)和磁控管(13)； 所述7塊腔體板上進波孔(12)的具體分布為3類:第一類，腔體板上有3列進波孔(12)，每列都有7個縱橫間隔分布的進波孔(12)，其中兩邊沿列的第一個進波孔(12)為橫向，中間列的第一個進波孔(12)為縱向；第二類，腔體板上有3列進波孔(12)，其中兩邊沿列的進波孔(12)分布完全一致，有7個縱橫間隔分布的進波孔(12)，兩邊第一個進波孔(12)為縱向，中間列有6個縱橫間隔分布的進波孔(12)，中間第一個進波孔(12)為橫向；第三類，腔體板上有3列進波孔(12)，3列上進波孔(12)縱橫間隔分布，一列有6個進波孔(12)，中間列和另一列有7個進波孔(12)，其中左邊列和中間列的第一個進波孔(12)為縱向，右邊列的第一個進波孔(12)為橫向，七塊腔體板中前六塊為第一類和第二類交替排列，最後一塊為第三類排列；蔽波部分為反應內管置於外部微波腔體時露出部分設有蔽波桶(2)。
2.根據權利要求1所述的大功率微波豎式反應器，其特徵在於:所述微波腔體外罩上設有若干微波腔體門(3 )，微波腔體門(3 )上設有輔進風口( 26 )。
3.根據權利要求1所述的大功率微波豎式反應器，其特徵在於:所述上端槽鋼框架(11)頂部設有腔體頂板(28)，下端槽鋼框架(6)底部設有腔體底板(27)。
4.根據權利要求1所述的大功率微波豎式反應器，其特徵在於:所述上端槽鋼框架(11)頂面設有主進風孔(24)，上端槽鋼框架(11)側面設有出風孔(25)。
5.根據權利要求2所述的大功率微波豎式反應器，其特徵在於:所述循環水部分包括總進水管(16 )、總出水管(17 )、進水管分水口( 35 )、進水管彎頭(36 )、出水管分水口( 37 )和出水管彎頭(38)，腔體底板(27)上設有總進水管(16)、總出水管(17)，下端槽鋼框架(6)上表面設有兩根管道圍繞外部微波腔體，其中一個管道連接總進水管(16)，另一個管道連接總出水管(17)，兩根管道通過進水管彎頭(36)、出水管彎頭(38)在外部微波腔體的每個面各連接一個進水管分水口(35)和出水管分水口(37)。
6.根據權利要求5所述的大功率微波豎式反應器，其特徵在於:所述磁控管(13)上設有磁控管進水管(21)和磁控管出水管(22),磁控管進水管(21)通過膠管與對應面的進水管分水口( 35 )連接，磁控管出水管(22 )與對應面的出水管分水口( 37 )連接。
7.根據權利要求5所述的大功率微波豎式反應器，其特徵在於:所述上端槽鋼框架 (11)頂端設有吊耳(10)。
【文檔編號】B01J19/12GK204193928SQ201420571170
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年9月30日 優先權日:2014年9月30日
【發明者】彭金輝, 常軍, 葉乾旭, 張利波, 周俊文, 劉向先 申請人:昆明理工大學