一种具有模式搅拌的微波反应釜内多物理场特性分析

作者：邹鹏程; 金光远^*; 李臻峰; 宋春芳; 韩太柏; 祝玉莲

来源：化工进展, 2022, 41(05): 2301-2310.

DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2021-1123

• 微波反应釜
• 生物柴油
• 模式搅拌器
• 动网格
• 加热均匀性
• 多物理场仿真

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λH=0.164、搅拌器长度λB=0.31、搅拌转速N=30r/min，此时COV=0.11×10-2、平均温度为22.15℃。

• 单位
  江南大学