专利名称：一种微波反应器及其应用方法
技术领域：
本发明属于环保设备的技术领域，特别是微波加热、高温炭化的技术领域，具体涉及微波反应器的结构。另外，本发明还涉及该微波反应器的应用方法。
背景技术：
在实际应用中，微波加热设备的一个主要缺点是热场分布不均勻，导致被加热介质受热不均，这种特性在一定程度上阻碍了工业微波加热设备在相关领域的实际使用。目前，多数的微波加热和干燥装置的谐振腔为矩形结构，微波从馈能口射入后，经过多次类似可见光的反射，微波能量衰减的比较严重，从而导致微波能量在矩形腔体内能量分布不均勻，影响了加热效果和加热效率。
发明内容
本发明提供一种微波反应器，其目的是解决现有微波加热设备的加热不均问题。为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为本发明所提供的微波反应器，包括微波谐振腔、磁控管、炉门、排气通道，所述的微波谐振腔为四棱锥体，形成四个侧面，在其中的三个侧面上各设一个馈能口，每个馈能口上设一个所述的磁控管；该四棱锥体的底面为开口 ；所述的炉门设在所述四棱锥体底面开口处并封住所述的开口。在所述的四棱锥体向其底面的投影上，所述的馈能口错开分布在三个侧面上的不同位置。在所述的四棱锥体的锥顶上，设有正方形小口，该正方形小口为排气口，与所述的排气通道连通。所述的炉门的边缘在所述的微波谐振腔底部外设有朝上的翻边，形成沟槽；所述的炉门和微波谐振腔之间具有三重防护结构，即第一重防护将铜网设在所述的微波谐振腔的内壁与炉门之间，所述铜网固定在微波谐振腔内壁上；第二重防护和第三重防护填充在炉门沟槽内设填充铜网，所述的填充铜网的宽度为30mm，填充铜网固定在所述炉门上。在所述的微波谐振腔内设有模式搅拌器，所述的模式搅拌器通过设在微波谐振腔外的搅拌电机及传动杆，驱动设在微波谐振腔内的搅拌叶轮，所述的传动杆穿过所述四棱锥体的锥顶的排气口。所述的微波反应器设有四个行程开关，所述的行程开关之间串联连接并与所述的微波反应器的控制电路连接。本发明还提供了以上所述的微波反应器的应用方法，其发明目的与上述技术方案是相同的。该方法的过程及参数为将洗净的一次性筷子剪切至20mm备用；称取30g物料若干份，用一定浓度的磷酸75ml浸泡，搅拌后静置M个小时，其间要搅拌3 5次；
将浸泡好的一次性筷子浙干，放入坩埚，然后将坩埚置于所述的微波反应器中进行炭化和活化；
将活化好的活性炭冷却称重后，用5%的低浓度磷酸溶液反复冼涤，最后用蒸馏水漂洗多次；
除去残存在活性炭中的有害离子；
在110°C温度下烘干，研磨过100目筛，装袋；
根据GB/T12496. 2-90进行亚甲基蓝脱色力指标的测定。
采用上述技术方案，采用金字塔型微波谐振腔上三个方向微波馈能口辐射微波的办法，克服了现有技术中微波辐照的不均勻的问题，并且加热迅速，能量密度高，可以串联或并联进行装置的扩大，增加该设备的加热能力；避免了微波辐射泄漏。
下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明
图1为本发明的结构示意图2为图1中的微波谐振腔俯视的结构示意图3为图2中馈能口的分布位置尺寸的示意图4为本发明中的模式搅拌器的结构示意图5为微波谐振腔的结构尺寸图6为图5所示结构俯视方向的尺寸图7为本发明中的控制电路的示意图8为本发明的微波反应器加热3分钟热场能量分布图9为现有技术中的家用微波炉加热3分钟热场能量分布图10为几种类型微波不同加热时间最高温差图。
图中标记为
1、微波谐振腔，2、磁控管，3、模式搅拌器，4、炉门，5、排气通道，6、馈能口，7、外罩， 8、铜网填充，9、行程开关，10、千斤顶，11、底座，12、支承立柱，13、搅拌电机，14、传动杆，15、 搅拌叶轮。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式
作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
如图1至图7所表达的本发明的结构，为一种微波反应器。一般的微波反应器均包括微波谐振腔1、磁控管2、炉门4、排气通道5。
本发明提供的微波反应器可以进行城乡固体废弃物的炭化、环保材料、纳米功能材料的制备、水、大气污染的微波治理等实验研究。
本发明的核心技术包括金字塔形的微波谐振腔体结构；馈能口的分布形式；炉门的密封方式；搅拌器的设置；炉门行程开关的设置等。下面分别进行分析和介绍
一、金字塔形的微波谐振腔体结构
为了解决在本说明书背景技术部分所述的目前公知技术存在的问题，克服微波加热不均所带来的加热效果不好的问题，实现加热更加均勻的发明目的，本发明采取的技术方案为如图1和图2所示，所述的微波谐振腔1为四棱锥体，形成四个侧面，在其中的三个侧面上各设一个馈能口 6，每个馈能口 6上设一个所述的磁控管2 ；该四棱锥体的底面为开口 ；所述的炉门4设在所述四棱锥体底面开口处并封住所述的开口。本发明以上提出的结构是一种金字塔(即四棱锥体)形的谐振腔微波反应器，在四棱锥体侧面的三个方向上，分别有3个馈能口进行微波辐照，最大限度的增加了微波在腔体内的反射次数和减少了反射距离，改善了微波辐照的均勻性，使其最多的微波能量聚集在微波反应器的底部，在一定程度上增加了微波密度。与现有技术中常规的矩形谐振腔微波炉相比，本发明提供的上述微波反应器具有能量密度高、加热均勻等特点。经过分析和验证表明，本发明的在较大程度上改善了微波辐照的均勻性，并且加热迅速，可以串联或并联进行装置的扩大，提升该设备的加热能力，微波的功率可以调节， 调节措施与普通加热和干燥设备相同。整个炉体的外部设外罩7，起到保护作用。炉门4由千斤顶10支承；其底部设底座11。千斤顶10实现炉门4的开启或关闭。微波谐振腔1由支承立柱12支承。二、馈能口的分布形式在所述的四棱锥体向其底面的投影上，所述的馈能口 6错开分布在三个侧面上的不同位置。如图1、图2和图3所示，在微波谐振腔1的三个侧面上的特殊位置开出三个馈能口 6，每个馈能口 6都配备一支磁控管2，馈能口错开排列，多角度，减少微波能量的耦合，最大限度的增加了微波在腔体内的反射次数和减少了反射距离。多角度指在空间方向上是呈现三维结构，就像空间上3束光照射同一目标，角度不同，但光照集中。所谓错开分布，即各馈能口 6在所述的四棱锥体向其底面的投影上，距顶点的距离不同，与侧面三角形的底边中线的距离均不相同。下面是馈能口 6的参考尺寸馈能口 6是86. 4X43. 2mm矩形孔洞；磁控管2与馈能口 6之间是BJ-26波导联接，尺寸为86. 4X43. 2X200mm。如图2和图3所示，特别是图3，给出了馈能口 6分布的具体位置的参考尺寸，是通过实验得到的最佳数据。三、排气口和排气通道在所述的四棱锥体的锥顶上，设有正方形小口，该正方形小口为排气口，与所述的排气通道5连通。如图2和图3以及图6所示，金字塔形结构的顶部开有正方小口，并连接排气通道 5。四、炉门的密封方式所述的炉门4的边缘在所述的微波谐振腔1底部外设有朝上的翻边，形成沟槽；所述的炉门4和微波谐振腔1之间具有三重防护结构，即第一重防护将铜网设在所述的微波谐振腔1的内壁与炉门4之间，所述铜网固定在微波谐振腔1内壁上；第二重防护和第三重防护填充在炉门4沟槽内设填充铜网8，所述的填充铜网8的宽度为30mm，填充铜网8固定在所述炉门4上。
微波反应器的炉门4和微波谐振腔1之间具有三重防护结构，能够充分保证微波泄漏量在国家标准范围内，确保操作人员的安全。
只要保证炉门4和微波谐振腔1之间金属接触，即可有效防止微波泄漏，铜网的使用可以使炉门4和微波谐振腔1之间能够保持严密的金属接触。
图5和图6给出了炉门的具体结构的参考尺寸。
五、模式搅拌器的设置
如图4所示，为进一步改善微波辐照均勻性，在腔体内部加装模式搅拌器，其具体结构是在所述的微波谐振腔1内设有模式搅拌器3，所述的模式搅拌器3通过设在微波谐振腔1外的搅拌电机13及传动杆14，驱动设在微波谐振腔1内的搅拌叶轮15，所述的传动杆14穿过所述四棱锥体的锥顶的排气口。
在微波谐振腔1内部装有模式搅拌器3，从而利用三种手段改善微波辐照的均勻性问题。
六、炉门行程开关的设置
如图1及图7所示，所述的微波反应器设有四个行程开关9，所述的行程开关9之间串联连接并与所述的微波反应器的控制电路连接。(在图7中，行程开关的代号是C)
炉门4与微波谐振腔1之间的距离控制由4个行程开关9来实现，炉门4和微波谐振腔1之间距离只有达到使行程开关9闭合时，才可以使炭化启动，同时这个距离能够保证炉门4和微波谐振腔1之间严密的金属接触，防止微波的泄漏。
七、本发明的控制方法及相应的电气元件
参见表1及图7。
表1、电路示意图对应部件一览表
权利要求
1.一种微波反应器，包括微波谐振腔(1)、磁控管O)、炉门G)、排气通道(5)，其特征在于所述的微波谐振腔(1)为四棱锥体，形成四个侧面，在其中的三个侧面上各设一个馈能口(6)，每个馈能口(6)上设一个所述的磁控管O)；该四棱锥体的底面为开口 ；所述的炉门(4)设在所述四棱锥体底面开口处并封住所述的开口。
2.按照权利要求1所述的微波反应器，其特征在于在所述的四棱锥体向其底面的投影上，所述的馈能口(6)错开分布在三个侧面上的不同位置。
3.按照权利要求1所述的微波反应器，其特征在于在所述的四棱锥体的锥顶上，设有正方形小口，该正方形小口为排气口，与所述的排气通道(5)连通。
4.按照权利要求1所述的微波反应器，其特征在于所述的炉门(4)的边缘在所述的微波谐振腔(1)底部外设有朝上的翻边，形成沟槽；所述的炉门(4)和微波谐振腔(1)之间具有三重防护结构，即第一重防护将铜网设在所述的微波谐振腔(1)的内壁与炉门(4)之间，所述铜网固定在微波谐振腔(1)内壁上；第二重防护和第三重防护填充在炉门(4)沟槽内设填充铜网(8)，所述的填充铜网⑶的宽度为30mm，填充铜网⑶固定在所述炉门⑷ 上。
5.按照权利要求3所述的微波反应器，其特征在于在所述的微波谐振腔(1)内设有模式搅拌器(3)，所述的模式搅拌器C3)通过设在微波谐振腔(1)外的搅拌电机(1 及传动杆(14)，驱动设在微波谐振腔(1)内的搅拌叶轮(15)，所述的传动杆(14)穿过所述四棱锥体的锥顶的排气口。
6.按照权利要求1所述的微波反应器，其特征在于所述的微波反应器设有四个行程开关(9)，所述的行程开关(9)之间串联连接并与所述的微波反应器的控制电路连接。
7.按照权利要求1至6中任一项所述的微波反应器的应用方法，其特征在于该方法的过程及参数为将洗净的一次性筷子剪切至20mm备用；称取30g物料若干份，用一定浓度的磷酸75ml浸泡，搅拌后静置M个小时，其间要搅拌3 5次；将浸泡好的一次性筷子浙干，放入坩埚，然后将坩埚置于所述的微波反应器中进行炭化和活化；将活化好的活性炭冷却称重后，用5%的低浓度磷酸溶液反复冼涤，最后用蒸馏水漂洗多次；除去残存在活性炭中的有害离子；在110°C温度下烘干，研磨过100目筛，装袋；根据GB/T12496. 2-90进行亚甲基蓝脱色力指标的测定。
全文摘要
本发明公开了一种微波反应器，包括微波谐振腔(1)、磁控管(2)、炉门(4)、排气通道(5)，微波谐振腔(1)为四棱锥体，形成四个侧面，在其中的三个侧面上各设一个馈能口(6)，每个馈能口(6)上设一个磁控管(2)；该四棱锥体的底面为开口；炉门(4)设在四棱锥体底面开口处并封住开口。本发明还公开了该微波反应器的使用方法。采用上述技术方案，采用金字塔型微波谐振腔上三个方向微波馈能口辐射微波的办法，克服了现有技术中微波辐照的不均匀的问题，并且加热迅速，能量密度高，可以串联或并联进行装置的扩大，增加该设备的加热能力；避免了微波辐射泄漏。
文档编号C01B31/08GK102491321SQ20111038405
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月28日 优先权日2011年11月28日
发明者孙宇, 朱端卫, 蔡金傍, 赵敏 申请人:安徽师范大学