基于大功率微波的木材干燥关键技术研究

摘要

随着全球森林资源的逐渐减少，如何有效的利用树木资源成为日益关注的焦点问题，木材干燥是树木利用的关键环节，而木材干燥过程中存在消耗能量大、干燥效果不好、能源利用率不高等缺点，因此木材干燥一直是干燥领域的研究重点。常规的干燥方法具有预热时间长、加热惯性状态存在时间长、加热不均匀等缺陷,微波加热干燥具有干燥时间短、加热均匀与渗透能力强等优势，因此研究微波干燥对于木材资源的节约具有重要的现实意义。
　　本文以微波加热理论为基础对木材干燥的关键技术进行了研究，论文的主要内容如下：
　　1.针对单源间接耦合法，本文设计了一种波导分支元件，该元件需要销钉等调谐元件进行调谐，微波经该元件馈入谐振腔后，电场均匀性较单源直接馈波法有了一定的改善，仿真与实际测试结果均证明了该设计的有效性，在2.4GHz-2.5GHz范围内的反射系数均小于-15dB；多源耦合法中，馈波口之间的耦合系数不仅与微波源数目有关，还与馈波口的放置方式有关，多源耦合法在一定程度上改善了电场的均匀性。
　　2.本文设计了一种基于缝隙阵列天线和等功率辐射的U型波导馈波裂缝天线。文中对波导阵列天线形式、缝隙相关参数、U型波导半径等因素进行了分析，设计的馈波天线兼具谐振式与非谐振式两种不同的波导阵列天线的优点，具有辐射效率高、缝隙之间耦合系数小、谐振范围宽等优势，与直接耦合法相比，该设计能够在微波源数目较少的情况下实现电场均匀的目标。仿真结果显示该设计在2.4GHz-2.5GHz范围内的反射系数均小于-17dB，匹配效果良好。
　　3.本文通过引入均匀性指数对不同馈波方法下的木材表面的电场均匀性进行了分析对比，结果显示本文设计的U型波导缝隙天线馈波法的电场均匀性指数比其它几种方法的电场均匀性指数小，说明本文设计的U型波导缝隙天线在理论上是可行的。文中还对木材的介电性能如何影响木材表面的电场均匀性和木材吸收微波的能力进行了分析。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3研究内容和结构安排

第二章 微波加热干燥基础理论

2.1微波加热原理及其特点

2.2微波干燥室理论分析

2.3谐振腔微扰理论

2.4本章小结

第三章 基于直接耦合的多模谐振腔研究

3.1矩形波导的设计

3.2矩形波导与谐振腔的耦合

3.3单源耦合谐振腔

3.4多源耦合谐振腔

3.5本章小结

第四章 基于间接耦合的多模谐振腔研究

4.1巴俾涅原理及其应用

4.2波导缝隙天线

4.3馈波波导裂缝天线阵的设计

4.4馈波波导缝隙阵列天线的改进

4.5本章小结

第五章 木材表面电场均匀性的定量分析

5.1不同馈波方法下木材表面的电场均匀性

5.2木材介电特性对微波加热效果的影响

5.3本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献