用于验证木材微波预处理温度分布的谐振腔制造技术

本发明专利技术公开了一种用于验证木材微波预处理温度分布的谐振腔，包括水平布置的主谐振腔，主谐振腔的侧向设有至少一个馈入波导，主谐振腔和馈入波导之间相互连通，馈入波导沿着从主谐振腔的中心向外的方向水平布置，且馈入波导的两个端面均为镂空开口；馈入波导的横截面为矩形，且矩形的长度沿着水平方向布置，矩形的宽度沿着竖直方向布置，馈入波导上远离主谐振腔中心一端的镂空开口到主谐振腔中心之间的距离大于矩形的长度的1.1倍。本发明专利技术具有木材微波能量利用率高、微波能均匀分散、温度分布均匀性好、木材破裂率低的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及木材微波预处理
，具体涉及一种用于验证木材微波预处理温 度分布的谐振腔。
技术介绍
我国速生人工林面积和蓄积量均居世界首位，但速生材普遍存在着渗透性差，干 燥与后期防腐、阻燃处理困难等缺陷，使得实木高附加值利用一直未取得突破性进展。 高强度微波预处理是近年来出现在木材改性领域的新技术，其基本原理是利用高 强度微波对湿木材进行瞬时处理，使木材内水分在短时间内获得足够多的能量，产生相变 和气体热压效应，在蒸汽膨胀动力带动下，破坏木材内部构造，提高流体迀移能力，为木材 后期的干燥、浸注处理，甚至新材料制备创造极为有利的前提条件。 目前，美国、澳大利亚和中国等国家都已开始试制高强木材微波预处理专用设备， 并研宄了微波预处理对木材体积膨胀率、渗透性和干燥速率的影响规律。其初步研宄结果 表明，优化的高强度微波预处理可使木材体积增大10%以上，防腐剂渗透量增加10~14 倍，干燥速率提高5~10倍，干燥质量显着改善。澳大利亚墨尔本大学甚至还通过该技术 对木材进行拆解和重构处理，试制出了具有高渗透性、低密度的新型木材与具有高强度、高 表面硬度的新型木质复合材料。这一研宄为速生人工林木材资源的高质化利用开辟了一条 崭新的道路。 但是，在木材微波预处理研宄过程中，研宄人员发现：木材经过微波预处理后，其 内部的微观和宏观孔隙分布不够均匀，给木材的后期浸注处理和高性能新材料的制备带来 了很大困难。这些不均匀与木材本身的性质和介电常数分布不均匀有一定关系，然而我们 无法改变木材本身的属性，只能改善其加热外部条件，以提高微波场的均匀性，最终获得较 为理想的木材微波处理效果。与加热条件有关的主要有微波频率和微波加热腔体，这两者 共同决定加热时木材的温度分布。用于微波处理木材的微波频率有〇. 915Ghz和2. 45Ghz 两种，频率为2. 45Ghz的微波对厚度较薄的木材加热温度分布均匀性较为有利，在设计中 采用该频率。频率选定后，问题的中心就转移到微波谐振腔的设计了，因此，如何通过研制 微波能分布均匀的微波谐振腔来开发高效微波预处理设备，已经成为制约木材高强微波预 处理技术研发的核心和关键问题。 优化设计微波谐振腔时最经常采用的方法是计算机模拟技术，为了确保模拟结果 的可靠性，需要将计算机模拟温度与实际测试结果进行比较，验证模型模拟的精度，并对模 型进行修正，最终获得优化的数学模型和微波谐振腔尺寸参数。除此之外，不同馈入方式谐 振腔对木材微波能量利用率、温度分布均匀性、木材破裂率等都有较大影响，需要对比分析 试验时不同馈入方式谐振腔的木材微波预处理情况。目前比较常用的微波加热谐振腔的是 行波加热器，即在矩形谐振腔上有一斜馈入波导，设计主要是根据加工量、防止打火和微波 泄漏等安全性方面的要求，对加热均匀性研宄不够。由于木材是在谐振腔内移动的，而整个 木材的加热均匀性取决于横截面。虽然行波加热器微波可以经过多次反射被木材吸收，但 木材横截面上的温度分布并不能改善。因为行波加热器的微波能比较集中在馈入口处，所 以局部高温产生木材破裂率。行波加热器虽然微波能量利用率较高，但温度分布均匀性不 理想、木材破裂率高，并不是最好的选择。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：针对现有技术存在的上述问题，提供一种木材微波 能量利用率高、微波能均匀分散、温度分布均匀性好、木材破裂率低的用于验证木材微波预 处理温度分布的谐振腔。 为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为： -种用于验证木材微波预处理温度分布的谐振腔，包括水平布置的主谐振腔，所 述主谐振腔的侧向设有至少一个馈入波导，所述主谐振腔和馈入波导之间相互连通，所述 馈入波导沿着从主谐振腔的中心向外的方向水平布置，且所述馈入波导的两个端面均为镂 空开口。 优选地，所述馈入波导的横截面为矩形，且所述矩形的长度沿着水平方向布置，所 述矩形的宽度沿着竖直方向布置，所述馈入波导上远离主谐振腔中心一端的镂空开口到主 谐振腔中心之间的距离L大于所述矩形的长度的I. 1倍。 优选地，所述主谐振腔、馈入波导的形状均为长方体状，所述馈入波导的数量为一 个，所述馈入波导设于主谐振腔的一个侧面上。进一步，所述主谐振腔的长宽均为〇. 197m、 高为0. 155m，所述馈入波导的横截面的矩形的长度为0. 0953m、宽度为0. 0546m。 或者优选地，所述主谐振腔、馈入波导的形状均为长方体状，所述馈入波导的数量 为两个，且两个馈入波导分别对称布置于主谐振腔的侧面上。进一步地，所述主谐振腔的 长宽均为0. 197m、高为0. 155m，所述馈入波导的横截面的矩形的长度为0. 0953m、宽度为 0. 0546m。 或者优选地，所述主谐振腔的形状为圆柱体状，所述馈入波导的形状为长方体状， 所述馈入波导的数量为三个，且三个馈入波导呈中心对称布置于主谐振腔的侧面上。进一 步地，所述主谐振腔的直径为0. 197m、高为0. 155m，所述馈入波导的横截面的矩形的长度 为 0. 0953m、宽度为 0. 0546m。 或者优选地，所述主谐振腔的形状为圆柱体状，所述馈入波导的形状为长方体状， 所述馈入波导的数量为四个，且四个馈入波导呈中心对称布置于主谐振腔的侧面上。进一 步地，所述主谐振腔的直径为0. 197m、高为0. 155m，所述馈入波导的横截面的矩形的长度 为 0. 0953m、宽度为 0. 0546m。 本专利技术用于验证木材微波预处理温度分布的谐振腔具有下述优点：本专利技术用于验 证木材微波预处理温度分布的谐振腔包括水平布置的主谐振腔，主谐振腔的侧向设有至少 一个呈水平布置的馈入波导，主谐振腔和馈入波导之间相互连通，馈入波导沿着从主谐振 腔的中心向外的方向水平布置，且馈入波导的两个端面为镂空开口，基于上属于结构，使得 在验证木材微波预处理温度分布时，能够将微波能均匀分布在木材上而不会集中在馈入口 处，从而能够防止木材局部高温产生木材破裂率，同时具备木材微波能量利用率高、微波能 均匀分散、温度分布均匀性好、木材破裂率低的优点。【附图说明】 图1为本专利技术实施例一的立体结构示意图。 图2是使用本专利技术实施例一加热时木材表面的模拟温度分布图。 图3是使用本专利技术实施例一加热时木材中央截面的模拟温度分布图。 图4为本专利技术实施例二的立体结构示意图。 图5是使用本专利技术实施例二加热时木材表面的模拟温度分布图。 图6是使用本专利技术实施例二加热时木材中央截面的模拟温度分布图。 图7为本专利技术实施例三的立体结构示意图。 图8是使用本专利技术实施例三加热时木材表面的模拟温度分布图。 图9是使用本专利技术实施例三加热时木材中央截面的模拟温度分布图。 图10为本专利技术实施例四的立体结构示意图。 图11是使用本专利技术实施例四加热时木材表面的模拟温度分布图。 图12是使用本专利技术实施例四加热时木材中央截面的模拟温度分布图。【具体实施方式】 实施例一： 如图1所示，本实施例用于验证木材微波预处理温度分布的谐振腔包括水平布置 的主谐振腔A，主谐振腔A的侧向设有至少一个馈入波导，主谐振腔和馈入波导之间相互连 通，馈入波导沿着从主谐振腔A的中心向外的方向水平布置，且馈入波导的两个端面均为 镂空开口。参见图1，本实施例以W表示放在主谐振腔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于验证木材微波预处理温度分布的谐振腔，其特征在于：包括水平布置的主谐振腔，所述主谐振腔的侧向设有至少一个馈入波导，所述主谐振腔和馈入波导之间相互连通，所述馈入波导沿着从主谐振腔的中心向外的方向水平布置，且所述馈入波导的两个端面均为镂空开口。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李贤军，李曦，罗勇锋，牟群英，严永林，陈红斌，刘凌虹，王纯，贺霞，
申请(专利权)人：中南林业科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43