一种具有模式搅拌的微波反应釜内多物理场特性分析

摘要

生物柴油作为一种新能源已引起了广泛关注,微波加热因其高效性被广泛用于制备生物柴油。然而,微波的不均匀加热是目前亟须解决的主要问题,因此本文在微波夹层反应釜内引入一种模式搅拌器,通过COMSOL软件耦合麦克斯韦、传热方程,对微波加热过程进行多物理场仿真,并采用动网格技术处理模式搅拌,探讨不同模式搅拌器参数对微波加热特性的影响,发现:①与无模式搅拌的微波加热模型相比,模式搅拌时刻改变物料中的电场分布,从而改善加热效率和加热均匀性;②物料平均温度与温度变异系数(COV)随搅拌器高度和长度的增加,整体上呈下降趋势;③物料平均温度随搅拌转速的增加线性提高,COV随转速的增加整体上呈上升趋势;④通过响应面分析发现对平均温度和COV产生影响的因素为:搅拌器高度>搅拌转速>搅拌器长度,其中搅拌器高度与转速的交互作用对平均温度影响显著;最后综合考虑平均温度和COV,响应面优化后的最佳搅拌条件为:搅拌器高度λ_(H)=0.164、搅拌器长度λ_(B)=0.31、搅拌转速N=30r/min,此时COV=0.11×10^(−2)、平均温度为22.15℃。