大温度梯度下含锆型硅酸铝纤维板的透波性能

为探究微波冶金反应器内常用隔热保温材料——含锆型硅酸铝纤维板(ZAF)在温度梯度下的透波性能,首先采用谐振腔微扰法测量了ZAF在25~1000℃范围内的复介电常数;其次采用激光闪射法测量了ZAF在100~500℃范围内的热导率;最后基于电磁波传输线理论和传热理论研究了ZAF在频率、极化模式、入射角度及材料厚度等因素影响下的透波性能。结果表明:ZAF的介电常数随温度的增加整体变化幅度较小,介电损耗因子则在900℃之后呈指数型增大;ZAF的热导率随温度的增大而逐渐增加,其上升幅度约为39.65%;在2450MHz频率下,ZAF的功率透过系数大于0.9的比例要高于915MHz频率,且在相同频率下,水平极化模式(TM)的透波性能优于垂直极化模式(TE);随着ZAF厚度的增加,其功率透过系数曲线出现了多个透波峰,且2450MHz频率下的透波峰数量多于915MHz频率;在TE极化模式下,微波以0°~30°入射时材料具有良好的透波性能,在TM极化模式下,微波以0°~60°入射时材料具有较高的透波性能,并且存在能使微波发生全透射的布儒斯特角。

微波冶金反应器加热效率与均匀性优化

含锆型硅酸铝纤维板(zirconium aluminum silicate fiberboard,ZAF)作为保温炉衬在微波冶金反应器内的设计和安装常常是以经验为主,通常存在加热效率低、加热均匀性差等问题,难以满足实际工业生产要求。文章首先采用谐振腔微扰法测量了ZAF在2450 MHz频率下25~1000℃温度范围内的介电参数;采用激光闪射法测量了其在25~500℃范围内的导热系数;基于数值模拟技术探究了保温炉衬厚度变化对腔体内反射损耗S_(11)、电场、温度场和功率损耗等参数的影响。结果表明:ZAF的介电参数在700℃之后明显增大,导热系数在100℃之后随温度呈线性增加;保温炉衬的结构参数对负载的加热效率和均匀性具有重要影响,当保温炉衬厚度为60 mm时(方式3),谐振腔内负载的加热效率最高,在300 s时的平均温度为751.9℃,总吸收效率高达88.5%。