【摘 要】
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微波加热技术具有高效、节能环保、选择加热性等独特的优势,使其被广泛应用于工农业生产及生活中。同时因其选择加热性的特点,使得不同加热负载在微波烧结过程中的热行为也存在有较大差异,进而影响负载的加热效率以及温度均匀性。为了探究负载热行为差异性的影响因素,提高负载的加热效率以及温度均匀性,本文以金属结合剂金刚石砂轮节块为研究对象,通过COMSOL仿真软件对砂轮节块的微波加热过程进行研究分析,主要研究工作
【基金项目】
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国家自然科学基金项目“纳米金属结合剂金刚石微粉砂轮低温制备方法研究”备方法以及低
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微波加热技术具有高效、节能环保、选择加热性等独特的优势,使其被广泛应用于工农业生产及生活中。同时因其选择加热性的特点,使得不同加热负载在微波烧结过程中的热行为也存在有较大差异,进而影响负载的加热效率以及温度均匀性。为了探究负载热行为差异性的影响因素,提高负载的加热效率以及温度均匀性,本文以金属结合剂金刚石砂轮节块为研究对象,通过COMSOL仿真软件对砂轮节块的微波加热过程进行研究分析,主要研究工作如下:(1)建立了微波加热炉与砂轮节块的有限元模型,采用控制变量法,通过调整加热功率、微波频率、节块尺寸、烧结位置与烧结平面等参数,模拟了砂轮节块的微波烧结过程,对比分析微波炉内电场强度的分布与数值、烧结时间、节块温度均匀性,得到了各烧结工艺因素与砂轮节块热行为之间的影响关系。(2)针对加热功率、微波频率、节块尺寸设计了三因素四水平的正交实验,结合极差分析法分析烧结时间与温度均匀性两个指标得到各因素影响的主次顺序以及最优参数值。通过综合评定工艺参数对各指标的影响程度,得到最优工艺参数加热功率为1000W,微波频率为2.45GHz或2.50GHz,节度厚度为9m。(3)基于加热均匀性的评价方法,使用COMSOL仿真软件对微波发射馈口的排布方式、放置位置以及旋转角度进行了优化设计,研究结果表明,砂轮节块在优化后的微波加热炉进行烧结时,其加热效率提高了27.3%,温度均匀性提升了6.8%。(4)利用微波炉的加热功率、砂轮节块尺寸大小等工艺参数进行验证试验,得到砂轮节块的升温特性,与仿真结果对比,验证砂轮节块升温特性随工艺参数改变的变化规律。
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