氮化硼的介電特性及其在微波加熱中的熱透波性能

編號：CYYJ04027

篇名：氮化硼的介電特性及其在微波加熱中的熱透波性能

作者：張利 尚小標(biāo) 白永珍 李廣超 肖利平

關(guān)鍵詞： 微波加熱 氮化硼 透波性能 介電常數(shù) 耐火結(jié)構(gòu)

機構(gòu)： 濟寧學(xué)院機電工程學(xué)院

摘要： 耐火結(jié)構(gòu)的熱透波性能對微波加熱的模式和效率均具有重要影響,所以明確耐火結(jié)構(gòu)在微波加熱過程中的動態(tài)熱透波性能變化至關(guān)重要。本文以氮化硼陶瓷為研究對象,通過實驗測試了其在915 MHz、2 450 MHz兩種頻率下的寬溫域(25~1 000℃)介電特性,采用傳輸線理論計算了氮化硼陶瓷的功率透過系數(shù),并對其介電常數(shù)、介電損耗因子等參數(shù)的溫度特性進(jìn)行了分析。研究表明:25~1 000℃,兩種頻率下的介電常數(shù)變化幅度較小,介電常數(shù)僅變化了1.8%左右;兩種頻率下的介電損耗因子隨溫度呈波動性變化,900℃之后都呈指數(shù)增長的趨勢。微波在氮化硼陶瓷中的波長和穿透深度均隨溫度的增加呈現(xiàn)下降趨勢;當(dāng)頻率增大時,穿透深度隨頻率的增大而減小。氮化硼陶瓷的透波性能在兩種極化模式下存在明顯差異,水平極化(TM)明顯高于垂直極化(TE)。當(dāng)頻率為915 MHz時,可以考慮材料厚度值為0.08 m左右作為優(yōu)化材料厚度,同時以入射角度在θi≤67°范圍內(nèi)入射具有良好的透波性能(PTC≥0.7)。當(dāng)頻率為2 450 MHz時,可以考慮材料厚度值為0.06 m作為優(yōu)化材料厚度,在TE極化模式中應(yīng)優(yōu)先考慮微波入射角度在θi≤58°范圍內(nèi)入射,在TM極化模式中建議入射角度θi≤77°入射具有較好的透波效果(PTC≥0.9)。本研究對微波加熱設(shè)備內(nèi)爐襯材料的選擇、工藝參數(shù)的設(shè)定以及有效提高微波能的利用率具有重要的現(xiàn)實指導(dǎo)意義。