用于微波加热的多试管通用装置及使用方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201410131598.8

申请日:

2014.04.02

公开号:

CN103929843A

公开日:

2014.07.16

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):H05B 6/80申请日:20140402|||公开

IPC分类号:

H05B6/80

主分类号:

H05B6/80

申请人:

四川大学

发明人:

杨晓庆; 黄卡玛; 刘长军; 陈星; 郭庆功; 杨阳; 赵翔; 陈倩; 闫丽萍; 胡仲霞

地址:

610065 四川省成都市武侯区一环路南一段24号

优先权:

专利代理机构:

成都科海专利事务有限责任公司 51202

代理人:

黄幼陵

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内容摘要

本发明所述用于微波加热的多试管通用装置,由石英玻璃底座和石英玻璃试管组成,所述底座为圆台形,其上表面沿圆台的半径方向开设有至少两条凹槽,所述凹槽环绕底座的中心均匀分布,所述试管的外半径r与所述凹槽的宽度w的关系为2r≤w,使用时,所述试管放置在所述底座上表面开设的凹槽中。本发明还提供了上述装置的使用方法。本发明所述装置和方法能同时提升微波加热液体的温度分布均匀性和加热效率,并能简化操作、降低成本。

权利要求书

权利要求书
1.  一种用于微波加热的多试管通用装置,其特征在于由石英玻璃底座(1)和石英玻璃试管(3)组成,所述底座为圆台形,其上表面沿圆台的半径方向开设有至少两条凹槽(2),所述凹槽环绕底座的中心均匀分布,所述试管的外半径r与所述凹槽的宽度w的关系为2r≤w,使用时,所述试管(3)放置在所述底座上表面开设的凹槽(2)中。

2.  根据权利要求1所述用于微波加热的多试管通用装置,其特征在于所述凹槽(2)为2条~10条。

3.  根据权利要求1或2所述用于微波加热的多试管通用装置,其特征在于所述石英玻璃试管(2)的外半径r=6mm~20mm,高度H=80mm~150mm。

4.  根据权利要求1或2所述用于微波加热的多试管通用装置,其特征在于所述凹槽(2)的宽度w=12mm~40mm,深度h2=10mm~20mm。

5.  根据权利要求3所述用于微波加热的多试管通用装置,其特征在于所述凹槽(2)的宽度w=12mm~40mm,深度h2=10mm~20mm。

6.  根据权利要求1或2所述用于微波加热的多试管通用装置,其特征在于所述石英玻璃底座(1)的半径R=110mm~180mm,高度h1=20mm~40mm。

7.  根据权利要求3所述用于微波加热的多试管通用装置,其特征在于所述石英玻璃底座(1)的半径R=110mm~180mm,高度h1=20mm~40mm。

8.  根据权利要求4所述用于微波加热的多试管通用装置,其特征在于所述石英玻璃底座(1)的半径R=110mm~180mm,高度h1=20mm~40mm。

9.  根据权利要求5所述用于微波加热的多试管通用装置,其特征在于所述石英玻璃底座(1)的半径R=110mm~180mm,高度h1=20mm~40mm。

10.  权利要求1至9中任一权利要求所述用于微波加热的多试管通用装置的使用方法,其特征在于操作如下:
(1)建立多试管微波加热液体的模型
用comsol多物理场软件建立被加热液体、所用微波炉、所用石英玻璃底座的几何模型,并输入微波炉功率、频率、加热时间及所述几何模型的物性参数;
(2)确定石英玻璃试管为2支时试管的最优壁厚和最优放置位置
在步骤(1)所述几何模型中建立2支石英玻璃试管,然后输入石英玻璃试管的壁厚范围、石英玻璃试管底面中心至石英玻璃底座中心线之间的距离范围进行参数扫描,得到使用2支试管时一系列试管壁厚和试管放置位置的组合模型所对应的被加热液体的体温度在加热时间内的平均方差和最后加热时刻被加热液体的体平均温度,其中所述平均方差最小、体平均温 度最大的一组组合模型的试管壁厚和试管底面中心至石英玻璃底座中心线之间的距离,即为使用2支石英玻璃试管时试管的最优壁厚和最优放置位置,
所述石英玻璃试管的壁厚范围为1mm~(r-3)mm,所述石英玻璃试管底面中心至石英玻璃底座中心线之间的距离范围为:rmm≤X≤(R-r)mm,上述各式中,r为石英玻璃试管的外半径,R为石英玻璃底座的半径,X为石英玻璃试管底面中心至石英玻璃底座中心线之间的距离;
(3)确定石英玻璃试管的最优数量及该数量时试管的最优壁厚和最优放置位置
按照步骤(2)所述方法可得到石英玻璃试管为3支、4支、5支、……、10支时试管的最优壁厚和最优放置位置,当试管支数所对应的被加热液体的最小平均方差在30%的范围波动、试管支数所对应的被加热液体的最大体平均温度在3%的范围波动时,该波动范围内支数最少的试管数量即为石英玻璃试管的最优数量;该石英玻璃试管的最优数量所对应的试管最优壁厚和最优放置位置即为试管数量、试管壁厚、试管放置位置的最优组合;
(4)根据所确定的最优组合对液体进行微波加热
根据步骤(3)所确定石英玻璃试管的最优数量及该最优数量时试管的最优壁厚准备试管,向所准备的石英玻璃试管中加入被加热液体,将装有被加热液体的石英玻璃试管按步骤(3)所确定的最优放置位置放在石英玻璃底座的凹槽中,使用与步骤(1)所述几何模型相同的微波炉及其功率、频率、加热时间对被加热液体进行加热,即可使被加热液体在加热效率和加热均匀性方面达到最优效果。

说明书

说明书用于微波加热的多试管通用装置及使用方法
技术领域
本发明属于微波加热技术领域,涉及一种用于液体微波加热的多试管通用装置及使用方法。
背景技术
微波加热具有传统加热所不具备的很多优点,现已经被广泛应用。但是液体的微波加热存在加热不均匀和加热效率低的严重问题。对于液体微波加热所存在的问题,传统的解决方法如Kopyt等提出可以在微波炉内旋转和移动加热对象(Kopyt P,Celuch-Marcysiak M.FDTD modelling and experimental verification of electromagnetic power dissipated in domestic microwave ovens[J].J.Telecommun.Inf.Technol.,2003,1:59–65),但是改善效果不够理想,仍然存在一些热点和冷点。Plaza-González等提出可以使用模式搅拌器(Plaza-González P,Monzó-Cabrera J,Catalá-Civera J M,et al.A new approach for the prediction of the electric field in multimode microwave applicators with mode stirrers[J].IEEE Transactions on Magnetics,2004,40:1672-1678)。这种方法是目前应用最广泛的方法,但是改善效果依然不够理想,表现在:加热低耗液体时加热效率较低,加热高耗液体时加热均匀性较差。随着电子计算机的广泛应用和多种电磁场仿真软件的出现,人们开始利用各种优化算法提出更有效的方法来改善加热均匀性和加热效率。Dominguez-Tortajada等(Dominguez-Tortajada E,Plaza-Gonzalez P,Diaz-Morcillo A,et al.Optimisation of electric field uniformity in microwave heating systems by means of multi-feeding and genetic algorithms[J].International Journal of Materials and Product Technology,2007,29:149-162)提出可以设计出多源匹配系统,Domínguez-Tortajada等(Domínguez-Tortajada E,Monzó-Cabrera J,Díaz-Morcillo A.Load matching in microwave-heating applicators by means of genetic-algorithm optimization of dielectric multilayer structures[J].Microwave and Optical Technology Letters,2005,47(5):426-430)提出可以设计出包裹加热对象的匹配层,从而提高加热效率,改善温度分布均匀性。但多源匹配系统和设计匹配层及类似方法均较为复杂且成本过高,在改善液体的加热效果方面具有局限性,因此需要采用新方法对不同的加热对象进行优化设计,降低成本和复杂度以提高其通用性。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足,提供一种用于微波加热的多试管通用装置及使用方法,以同时提升微波加热液体的温度分布均匀性和加热效率,并简化操作、降低成本。
本发明所述用于微波加热的多试管通用装置,由石英玻璃底座和石英玻璃试管组成,所 述底座为圆台形,其上表面沿圆台的半径方向开设有至少两条凹槽,所述凹槽环绕底座的中心均匀分布,所述试管的外半径r与所述凹槽的宽度w的关系为2r≤w,使用时,所述试管放置在所述底座上表面开设的凹槽中。
上述用于微波加热的多试管通用装置,所述凹槽为2条~10条。
上述用于微波加热的多试管通用装置,所述石英玻璃试管的外半径r=6mm~20mm,高度H=80mm~150mm。
上述用于微波加热的多试管通用装置,所述凹槽的宽度w=12mm~40mm,深度h2=10mm~20mm。
上述用于微波加热的多试管通用装置,所述石英玻璃底座的半径R=110~180mm,高度h1=20mm~40mm。
本发明所述用于微波加热的多试管通用装置,其使用方法的操作如下:
(1)建立多试管微波加热液体的模型
用comsol多物理场软件建立被加热液体、所用微波炉、所用石英玻璃底座的几何模型,并输入微波炉功率、频率、加热时间及所述几何模型的物性参数(物性参数包括介电常数,热导率,密度,比热容,电导率,相对磁导率);
(2)确定石英玻璃试管为2支时试管的最优壁厚和最优放置位置
在步骤(1)所述几何模型中建立2支石英玻璃试管,然后输入石英玻璃试管的壁厚范围、石英玻璃试管底面中心至石英玻璃底座中心线之间的距离范围进行参数扫描,得到使用2支试管时一系列试管壁厚和试管放置位置的组合模型所对应的被加热液体的体温度在加热时间内的平均方差和最后加热时刻被加热液体的体平均温度,其中所述平均方差最小、体平均温度最大的一组组合模型的试管壁厚和试管底面中心至石英玻璃底座中心线之间的距离,即为使用2支石英玻璃试管时试管的最优壁厚和最优放置位置,
所述石英玻璃试管的壁厚范围为1mm~(r-3)mm,所述石英玻璃试管底面中心至石英玻璃底座中心线之间的距离范围为:rmm≤X≤(R-r)mm,上述各式中,r为石英玻璃试管的外半径,R为石英玻璃底座的半径,X为石英玻璃试管底面中心至石英玻璃底座中心线之间的距离;
(3)确定石英玻璃试管的最优数量及该数量时试管的最优壁厚和最优放置位置
按照步骤(2)所述方法可得到石英玻璃试管为3支、4支、5支、……、10支时试管的最优壁厚和最优放置位置,当试管支数所对应的被加热液体的最小平均方差在30%的范围波动、试管支数所对应的被加热液体的最大体平均温度在3%的范围波动时,该波动范围内支数 最少的试管数量即为石英玻璃试管的最优数量;该石英玻璃试管的最优数量所对应的试管最优壁厚和最优放置位置即为试管数量、试管壁厚、试管放置位置的最优组合;
(4)根据所确定的最优组合对液体进行微波加热
根据步骤(3)所确定石英玻璃试管的最优数量及该最优数量时试管的最优壁厚准备试管,向所准备的石英玻璃试管中加入被加热液体,将装有被加热液体的石英玻璃试管按步骤(3)所确定的最优放置位置放在石英玻璃底座的凹槽中,使用与步骤(1)所述几何模型相同的微波炉及其功率、频率、加热时间对被加热液体进行加热,即可使被加热液体在加热效率和加热均匀性方面达到最优效果。
被加热液体的体温度在加热时间内的平均方差表示的是液体加热的均匀性,所述平均方差越小,液体加热的均匀性越好;被加热液体在最后加热时刻的体平均温度表示的是液体的加热效率,所述体平均温度越高,液体的加热效率越好。
所述被加热液体的体温度在加热时间内的平均方差按下述方法得到:在加热时间内设置采样时间点的间隔,根据该间隔确定采样时间点并通过comsol多物理场软件获取各采样时间点被加热液体的体温度方差,加热时间内的体温度平均方差即为每个采样时间点被加热液体的体温度方差之和的平均值。比如,30ml水加热25秒,设置采样时间点的间隔为5秒,则采样时间点分别为5秒、10秒、15秒、20秒、25秒,共五个采样时间点,加热时间内水的体温度的平均方差即为五个采样时间点的体温度方差之和的平均值。
本发明所述方法使用的comsol多物理场软件可通过市场购买(销售该软件的商场很多)。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
1、本发明所述用于微波加热的多试管通用装置及使用方法,能有效提升液体的加热效率和改善液体加热的均匀性。以水为被加热对象时,体平均温度能提升10%以上,在加热时间内的平均方差能减小95%以上,以DMF(二甲基甲酰胺)为被加热对象时,体平均温度能提升13%以上,在加热时间内的平均方差能减小92%以上。
2、本发明所述用于微波加热的多试管通用装置,可通过comsol多物理场仿真软件建立被加热液体、所用微波炉、所用石英玻璃底座的几何模型,并获得试管数量、试管壁厚、试管放置位置的最优组合,因而通用性强,适用于对不同液体在不同类型的微波炉中进行加热。
3、本发明所述用于微波加热的多试管通用装置结构简单,使用方法简便、易于掌握,因而成本低,便于推广应用。
附图说明
图1为本发明所述用于微波加热的多试管通用装置中石英玻璃底座的一种结构示意图;
图2为本发明所述用于微波加热的多试管通用装置中石英玻璃试管的结构示意图;
图3为本发明所述用于微波加热的多试管通用装置的一种结构示意图;
图4为本发明所述用于微波加热的多试管通用装置中石英玻璃底座的又一种结构示意图;
图5为本发明所述用于微波加热的多试管通用装置的又一种结构示意图;
图6为石英玻璃试管底面的中心至石英玻璃底座中心线之间的距离示意图;
图7是实施例1中使用comsol多物理场软件仿真所得到的水的体温度在加热时间内的最小平均方差随试管数量的变化图;
图8是实施例1中使用comsol多物理场软件仿真所得到的加热最后时刻时水的最大体平均温度随试管数量的变化图。
图中,1-石英玻璃底座,2-凹槽,3-石英玻璃试管。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明所述用于微波加热的多试管通用装置的结构和使用方法作进一步说明。
实施例1
本实施例中以水为被加热对象,水的体积为30ml,在频率2.4GHz~2.5GHz、功率650W~750W的微波炉中加热25秒。
本实施例使用多试管通用装置对水进行微波加热,所述多试管通用装置由石英玻璃底座1和石英玻璃试管3组成,石英玻璃底座1为圆台形,半径R=110mm、高度h1=20mm,石英玻璃试管3的外半径r=18mm、高度H=150mm。通过下述操作确定石英玻璃试管的最优数量及该数量时试管的最优壁厚和最优放置位置:
(1)建立多试管微波加热液体的模型
用comsol多物理场软件建立水、所用微波炉、所用石英玻璃底座的几何模型,并输入微波炉功率、频率、加热时间及所述几何模型的物性参数(物性参数包括介电常数,热导率,密度,比热容,电导率,相对磁导率);
(2)确定石英玻璃试管为2支时试管的最优壁厚和最优放置位置
在步骤(1)所述几何模型中建立2支石英玻璃试管,然后输入石英玻璃试管的壁厚范围、 石英玻璃试管底面中心至石英玻璃底座中心线之间的距离范围进行参数扫描,得到使用2支试管时一系列试管壁厚和试管放置位置的组合模型所对应的被加热液体的体温度在加热时间内的平均方差和最后加热时刻被加热液体的体平均温度,其中所述平均方差最小、体平均温度最大的一组组合模型的试管壁厚和试管底面中心至石英玻璃底座中心线之间的距离,即为使用2支石英玻璃试管时试管的最优壁厚和最优放置位置,
所述石英玻璃试管的壁厚范围为1mm~15mm,所述石英玻璃试管底面中心至石英玻璃底座中心线之间的距离范围为:18mm≤X≤92mm,上述不等式中,X为石英玻璃试管底面中心至石英玻璃底座中心线之间的距离;
(3)确定石英玻璃试管的最优数量及该数量时试管的最优壁厚和最优放置位置
按照步骤(2)所述方法可得到石英玻璃试管为3支、4支、5支、……、10支时试管的最优壁厚和最优放置位置,当试管支数所对应的被加热液体的最小平均方差在30%的范围波动、试管支数所对应的被加热液体的最大体平均温度在3%的范围波动,该波动范围内支数最少的试管数量即为石英玻璃试管的最优数量,从图7、图8可以看出,波动范围内支数最少的试管数为6支,因此,石英玻璃试管的最优数量为6支,石英玻璃试管为6支时的试管最优壁厚即为本实施例选取的试管壁厚,石英玻璃试管为6支时的试管最优放置位置即为本实施例选取的试管放置位置,上述参数扫描结果表明,石英玻璃试管为6支时的试管最优壁厚d=11mm,试管最优放置位置是石英玻璃试管底面中心至石英玻璃底座中心线之间的距离X=50mm。
根据上述结果,本实施例中的多试管通用装置如图1、图2、图3所示,圆台形石英玻璃底座1的表面沿圆台的半径方向开设有6条宽度和深度相同的凹槽2,凹槽2的宽度w=36mm、深度h2=10mm;石英玻璃试管3为6支,壁厚d=11mm。
向六只石英玻璃试管中分别加入5ml水,将装有水的6支石英玻璃试管分别放在石英玻璃底座的6条凹槽2中,各石英玻璃试管底面的中心至石英玻璃底座中心线之间的距离X=50mm,在频率2.4GHz~2.5GHz、功率650W~750W的微波炉中加热25秒。
对比例1
本对比例与实施例1的被加热对象相同,水的体积同样为30ml,采用单试管(试管的外半径=20mm、高度=150mm、壁厚=1mm),在频率2.4GHz~2.5GHz、功率650W~750W的微波炉中加热25秒。
实施例1与对比例1的加热结果对比见表1。
表1加热30ml水的结果对比

从表1可以看出,实施例1与对比例1相比,水在加热最后时刻的体平均温度提升了10%,水的体温度在加热时间内的平均方差减小了98%,由此说明,本发明所述多试管通用装置及其使用方法有效改善了水的加热均匀性和提高了水的加热效率。
实施例2
本实施例中以水为被加热对象,水的体积为60ml,在频率2.4GHz~2.5GHz、功率650W~750W的微波炉中加热50秒。
本实施例使用多试管通用装置对水进行微波加热,所述多试管通用装置由石英玻璃底座1和石英玻璃试管3组成,石英玻璃底座1为圆台形,半径R=180mm、高度h1=40mm,石英玻璃试管3的外半径r=11mm、高度H=80mm。采用与实施例1相同的操作确定石英玻璃试管的最优数量及该数量时试管的最优壁厚和最优放置位置,结果为:石英玻璃试管的最优数量为8支,石英玻璃试管为8支时的试管最优壁厚d=3mm,石英玻璃试管的最优放置位置是石英玻璃试管底面中心至石英玻璃底座中心线之间的距离X=80mm。
根据上述结果,本实施例中的多试管通用装置,其圆台形石英玻璃底座1的表面沿圆台的半径方向开设有8条宽度和深度相同的凹槽2,凹槽2的宽度w=23mm、深度h2=15mm;石英玻璃试管3为8支,壁厚d=3mm。
向8只石英玻璃试管中分别加入7.5ml水,将装有水的8支石英玻璃试管分别放在石英玻璃底座的8条凹槽2中,各石英玻璃试管底面的中心至石英玻璃底座中心线之间的距离X =80mm,在频率2.4GHz~2.5GHz、功率650W~750W的微波炉中加热50秒。
对比例2
本对比例与实施例2的被加热对象相同,水的体积同样为60ml,采用单试管(试管的外半径=20mm、高度=150mm、壁厚=1mm),在频率2.4GHz~2.5GHz,功率650W~750W的微波炉中加热50秒。
结果对比:实施例2与对比例2相比,水在加热最后时刻的体平均温度提升了15%,水的体温度在加热时间内的平均方差减小了95%,由此说明,本发明所述的多试管通用装置及其使用方法有效改善了水的加热均匀性和提高了水的加热效率。
实施例3
本实施例中以DMF(二甲基甲酰胺)为被加热对象,二甲基甲酰胺的体积为30ml,在频率2.4GHz~2.5GHz、功率650W~750W的微波炉中加热25秒。
本实施例使用多试管通用装置对DMF进行微波加热,所述多试管通用装置由石英玻璃底座1和石英玻璃试管3组成,石英玻璃底座1为圆台形,半径R=110mm、高度h1=40mm,石英玻璃试管3的外半径r=20mm、高度H=130mm。采用与实施例1相同的操作确定石英玻璃试管的最优数量及该数量时试管的最优壁厚和最优放置位置,结果为:石英玻璃试管的最优数量为2支,石英玻璃试管为2支时的试管最优壁厚d=10mm,石英玻璃试管的最优放置位置是石英玻璃试管底面中心至石英玻璃底座中心线之间的距离X=20mm。
根据上述结果,本实施例中的多试管通用装置,其圆台形石英玻璃底座1的表面沿圆台的半径方向开设有2条宽度和深度相同的凹槽2,凹槽2的宽度w=40mm、深度h2=20mm;石英玻璃试管3为2支,壁厚d=10mm。
向2只石英玻璃试管中分别加入15ml DMF,将装有DMF的2支石英玻璃试管分别放在石英玻璃底座的2条凹槽2中,各石英玻璃试管底面的中心至石英玻璃底座中心线之间的距离X=20mm,在频率2.4GHz~2.5GHz、功率650W~750W的微波炉中加热25秒。
对比例3
本对比例与实施例3的被加热对象相同,DMF(二甲基甲酰胺)的体积同样为30ml,采用单试管(试管的外半径=20mm、高度=150mm、壁厚=1mm),在频率2.4GHz~2.5GHz、功率650W~750W的微波炉中加热25秒。
结果对比:实施例3与对比例3相比,DMF在最后时刻的体平均温度提升了13%,DMF的体温度在加热时间内的平均方差减小了92%,由此说明,本发明所述的多试管通用装置及其使用方法有效改善了二甲基甲酰胺的加热均匀性和提高了二甲基甲酰胺的加热效率。
实施例4
本实施例中以DMF(二甲基甲酰胺)为被加热对象,DMF的体积为60ml,在频率2.4GHz~2.5GHz、功率650W~750W的微波炉中加热50秒。
本实施例使用多试管通用装置对DMF进行微波加热,所述多试管通用装置由石英玻璃底座1和石英玻璃试管3组成,石英玻璃底座1为圆台形,半径R=160mm、高度h1=35mm,石英玻璃试管3的外半径r=6mm、高度H=100mm。采用与实施例1相同的操作确定石英玻璃试管的最优数量及该数量时试管的最优壁厚和最优放置位置,结果为:石英玻璃试管的最优数量为10支,石英玻璃试管为10支时的试管最优壁厚d=1mm,石英玻璃试管的最优放置位置是石英玻璃试管底面中心至石英玻璃底座中心线之间的距离X=70mm。
根据上述结果,本实施例中的多试管通用装置,其圆台形石英玻璃底座1的表面沿圆台的半径方向开设有10条宽度和深度相同的凹槽2,凹槽2的宽度w=12mm、深度h2=20mm;石英玻璃试管3为10支,壁厚d=1mm。
向10只石英玻璃试管中分别加入6ml DMF,将装有DMF的10支石英玻璃试管分别放在石英玻璃底座的10条凹槽2中,各石英玻璃试管底面的中心至石英玻璃底座中心线之间的距离X=70mm,在频率2.4GHz~2.5GHz、功率650W~750W的微波炉中加热50秒。
对比例4
本对比例与实施例4的被加热对象相同,DMF(二甲基甲酰胺)的体积同样为60ml,采用单试管(试管的外半径=20mm、高度=150mm、壁厚=1mm),在频率2.4GHz~2.5GHz,功率650W~750W的微波炉中加热50秒。
结果对比:实施例4与对比例4相比,DMF在加热最后时刻的体平均温度提升了14%,DMF的体温度在加热时间内的平均方差减小了94%,由此说明,本发明所述的多试管通用装置及其使用方法有效改善了二甲基甲酰胺的加热均匀性和提高了二甲基甲酰胺的加热效率。

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1、(10)申请公布号 CN 103929843 A (43)申请公布日 2014.07.16 CN 103929843 A (21)申请号 201410131598.8 (22)申请日 2014.04.02 H05B 6/80(2006.01) (71)申请人 四川大学 地址 610065 四川省成都市武侯区一环路南 一段 24 号 (72)发明人 杨晓庆 黄卡玛 刘长军 陈星 郭庆功 杨阳 赵翔 陈倩 闫丽萍 胡仲霞 (74)专利代理机构 成都科海专利事务有限责任 公司 51202 代理人 黄幼陵 (54) 发明名称 用于微波加热的多试管通用装置及使用方法 (57) 摘要 本发明所述用于微波加。

2、热的多试管通用装 置, 由石英玻璃底座和石英玻璃试管组成, 所述底 座为圆台形, 其上表面沿圆台的半径方向开设有 至少两条凹槽, 所述凹槽环绕底座的中心均匀分 布, 所述试管的外半径r与所述凹槽的宽度w的关 系为2rw, 使用时, 所述试管放置在所述底座上 表面开设的凹槽中。本发明还提供了上述装置的 使用方法。本发明所述装置和方法能同时提升微 波加热液体的温度分布均匀性和加热效率, 并能 简化操作、 降低成本。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 7 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书7页 附图4页 (10)申请。

3、公布号 CN 103929843 A CN 103929843 A 1/2 页 2 1. 一种用于微波加热的多试管通用装置, 其特征在于由石英玻璃底座 (1) 和石英玻璃 试管 (3) 组成, 所述底座为圆台形, 其上表面沿圆台的半径方向开设有至少两条凹槽 (2) , 所述凹槽环绕底座的中心均匀分布, 所述试管的外半径 r 与所述凹槽的宽度 w 的关系为 2r w, 使用时, 所述试管 (3) 放置在所述底座上表面开设的凹槽 (2) 中。 2. 根据权利要求 1 所述用于微波加热的多试管通用装置, 其特征在于所述凹槽 (2) 为 2 条 10 条。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述用于微波。

4、加热的多试管通用装置, 其特征在于所述石英玻 璃试管 (2) 的外半径 r=6mm 20mm, 高度 H=80mm 150mm。 4. 根据权利要求 1 或 2 所述用于微波加热的多试管通用装置, 其特征在于所述凹槽 (2) 的宽度 w=12mm 40mm, 深度 h2=10mm 20mm。 5. 根据权利要求 3 所述用于微波加热的多试管通用装置, 其特征在于所述凹槽 (2) 的 宽度 w=12mm 40mm, 深度 h2=10mm 20mm。 6. 根据权利要求 1 或 2 所述用于微波加热的多试管通用装置, 其特征在于所述石英玻 璃底座 (1) 的半径 R=110mm 180mm, 高度。

5、 h1=20mm 40mm。 7. 根据权利要求 3 所述用于微波加热的多试管通用装置, 其特征在于所述石英玻璃底 座 (1) 的半径 R=110mm 180mm, 高度 h1=20mm 40mm。 8. 根据权利要求 4 所述用于微波加热的多试管通用装置, 其特征在于所述石英玻璃底 座 (1) 的半径 R=110mm 180mm, 高度 h1=20mm 40mm。 9. 根据权利要求 5 所述用于微波加热的多试管通用装置, 其特征在于所述石英玻璃底 座 (1) 的半径 R=110mm 180mm, 高度 h1=20mm 40mm。 10.权利要求1至9中任一权利要求所述用于微波加热的多试管通。

6、用装置的使用方法, 其特征在于操作如下 : (1) 建立多试管微波加热液体的模型 用 comsol 多物理场软件建立被加热液体、 所用微波炉、 所用石英玻璃底座的几何模 型, 并输入微波炉功率、 频率、 加热时间及所述几何模型的物性参数 ; (2) 确定石英玻璃试管为 2 支时试管的最优壁厚和最优放置位置 在步骤 (1) 所述几何模型中建立 2 支石英玻璃试管, 然后输入石英玻璃试管的壁厚范 围、 石英玻璃试管底面中心至石英玻璃底座中心线之间的距离范围进行参数扫描, 得到使 用 2 支试管时一系列试管壁厚和试管放置位置的组合模型所对应的被加热液体的体温度 在加热时间内的平均方差和最后加热时刻被。

7、加热液体的体平均温度, 其中所述平均方差最 小、 体平均温度最大的一组组合模型的试管壁厚和试管底面中心至石英玻璃底座中心线之 间的距离, 即为使用 2 支石英玻璃试管时试管的最优壁厚和最优放置位置, 所述石英玻璃试管的壁厚范围为 1mm (r-3) mm, 所述石英玻璃试管底面中心至石英 玻璃底座中心线之间的距离范围为 : rmm X (R-r) mm, 上述各式中, r 为石英玻璃试管的 外半径, R 为石英玻璃底座的半径, X 为石英玻璃试管底面中心至石英玻璃底座中心线之间 的距离 ; (3) 确定石英玻璃试管的最优数量及该数量时试管的最优壁厚和最优放置位置 按照步骤 (2) 所述方法可得。

8、到石英玻璃试管为 3 支、 4 支、 5 支、 、 10 支时试管的最 优壁厚和最优放置位置, 当试管支数所对应的被加热液体的最小平均方差在 30% 的范围波 权 利 要 求 书 CN 103929843 A 2 2/2 页 3 动、 试管支数所对应的被加热液体的最大体平均温度在 3% 的范围波动时, 该波动范围内支 数最少的试管数量即为石英玻璃试管的最优数量 ; 该石英玻璃试管的最优数量所对应的试 管最优壁厚和最优放置位置即为试管数量、 试管壁厚、 试管放置位置的最优组合 ; (4) 根据所确定的最优组合对液体进行微波加热 根据步骤 (3) 所确定石英玻璃试管的最优数量及该最优数量时试管的最。

9、优壁厚准备试 管, 向所准备的石英玻璃试管中加入被加热液体, 将装有被加热液体的石英玻璃试管按步 骤 (3) 所确定的最优放置位置放在石英玻璃底座的凹槽中, 使用与步骤 (1) 所述几何模型 相同的微波炉及其功率、 频率、 加热时间对被加热液体进行加热, 即可使被加热液体在加热 效率和加热均匀性方面达到最优效果。 权 利 要 求 书 CN 103929843 A 3 1/7 页 4 用于微波加热的多试管通用装置及使用方法 技术领域 0001 本发明属于微波加热技术领域, 涉及一种用于液体微波加热的多试管通用装置及 使用方法。 背景技术 0002 微波加热具有传统加热所不具备的很多优点, 现已经。

10、被广泛应用。但是液 体的微波加热存在加热不均匀和加热效率低的严重问题。对于液体微波加热所存 在的问题, 传统的解决方法如 Kopyt 等提出可以在微波炉内旋转和移动加热对象 (Kopyt P,Celuch-Marcysiak M.FDTD modelling and experimental verification of electromagnetic power dissipated in domestic microwave ovensJ.J.Telecommun. Inf.Technol.,2003,1:5965) , 但 是 改 善 效 果 不 够 理 想, 仍 然 存 在 一 些 。

11、热 点 和 冷 点。Plaza-Gonzlez 等提出可以使用模式搅拌器 (Plaza-Gonzlez P,Monz-Cabrera J,Catal-Civera J M,et al.A new approach for the prediction of the electric field in multimode microwave applicators with mode stirrersJ. IEEE Transactions on Magnetics,2004,40:1672-1678) 。这种方法是目前应用最广 泛的方法, 但是改善效果依然不够理想, 表现在 : 加热低耗液体时。

12、加热效率较低, 加热 高耗液体时加热均匀性较差。随着电子计算机的广泛应用和多种电磁场仿真软件的 出现, 人们开始利用各种优化算法提出更有效的方法来改善加热均匀性和加热效率。 Dominguez-Tortajada 等 (Dominguez-Tortajada E,Plaza-Gonzalez P,Diaz-Morcillo A,et al.Optimisation of electric field uniformity in microwave heating systems by means of multi-feeding and genetic algorithmsJ.Internat。

13、ional Journal of Materials and Product Technology,2007,29:149-162) 提出可以设计出多源匹配系统, Domnguez-Tortajada 等 (Domnguez-Tortajada E,Monz-Cabrera J,Daz-Morcillo A.Load matching in microwave-heating applicators by means of genetic-algorithm optimization of dielectric multilayer structuresJ.Microwave and Opti。

14、cal Technology Letters,2005,47(5):426-430) 提出可以设计出包裹加热对象的匹配层, 从而 提高加热效率, 改善温度分布均匀性。但多源匹配系统和设计匹配层及类似方法均较为复 杂且成本过高, 在改善液体的加热效果方面具有局限性, 因此需要采用新方法对不同的加 热对象进行优化设计, 降低成本和复杂度以提高其通用性。 发明内容 0003 本发明的目的在于针对现有技术的不足, 提供一种用于微波加热的多试管通用装 置及使用方法, 以同时提升微波加热液体的温度分布均匀性和加热效率, 并简化操作、 降低 成本。 0004 本发明所述用于微波加热的多试管通用装置, 由石英。

15、玻璃底座和石英玻璃试管组 成, 所述底座为圆台形, 其上表面沿圆台的半径方向开设有至少两条凹槽, 所述凹槽环绕底 说 明 书 CN 103929843 A 4 2/7 页 5 座的中心均匀分布, 所述试管的外半径 r 与所述凹槽的宽度 w 的关系为 2r w, 使用时, 所 述试管放置在所述底座上表面开设的凹槽中。 0005 上述用于微波加热的多试管通用装置, 所述凹槽为 2 条 10 条。 0006 上述用于微波加热的多试管通用装置, 所述石英玻璃试管的外半径 r=6mm 20mm, 高度 H=80mm 150mm。 0007 上述用于微波加热的多试管通用装置, 所述凹槽的宽度 w=12mm。

16、 40mm, 深度 h2=10mm 20mm。 0008 上述用于微波加热的多试管通用装置, 所述石英玻璃底座的半径 R=110 180mm, 高度 h1=20mm 40mm。 0009 本发明所述用于微波加热的多试管通用装置, 其使用方法的操作如下 : 0010 (1) 建立多试管微波加热液体的模型 0011 用 comsol 多物理场软件建立被加热液体、 所用微波炉、 所用石英玻璃底座的几何 模型, 并输入微波炉功率、 频率、 加热时间及所述几何模型的物性参数 (物性参数包括介电 常数, 热导率, 密度, 比热容, 电导率, 相对磁导率) ; 0012 (2) 确定石英玻璃试管为 2 支时。

17、试管的最优壁厚和最优放置位置 0013 在步骤 (1) 所述几何模型中建立 2 支石英玻璃试管, 然后输入石英玻璃试管的壁 厚范围、 石英玻璃试管底面中心至石英玻璃底座中心线之间的距离范围进行参数扫描, 得 到使用 2 支试管时一系列试管壁厚和试管放置位置的组合模型所对应的被加热液体的体 温度在加热时间内的平均方差和最后加热时刻被加热液体的体平均温度, 其中所述平均方 差最小、 体平均温度最大的一组组合模型的试管壁厚和试管底面中心至石英玻璃底座中心 线之间的距离, 即为使用 2 支石英玻璃试管时试管的最优壁厚和最优放置位置, 0014 所述石英玻璃试管的壁厚范围为 1mm (r-3) mm, 。

18、所述石英玻璃试管底面中心至 石英玻璃底座中心线之间的距离范围为 : rmm X (R-r) mm, 上述各式中, r 为石英玻璃试 管的外半径, R 为石英玻璃底座的半径, X 为石英玻璃试管底面中心至石英玻璃底座中心线 之间的距离 ; 0015 (3) 确定石英玻璃试管的最优数量及该数量时试管的最优壁厚和最优放置位置 0016 按照步骤 (2) 所述方法可得到石英玻璃试管为 3 支、 4 支、 5 支、 、 10 支时试管 的最优壁厚和最优放置位置, 当试管支数所对应的被加热液体的最小平均方差在 30% 的范 围波动、 试管支数所对应的被加热液体的最大体平均温度在 3% 的范围波动时, 该波。

19、动范围 内支数最少的试管数量即为石英玻璃试管的最优数量 ; 该石英玻璃试管的最优数量所对应 的试管最优壁厚和最优放置位置即为试管数量、 试管壁厚、 试管放置位置的最优组合 ; 0017 (4) 根据所确定的最优组合对液体进行微波加热 0018 根据步骤 (3) 所确定石英玻璃试管的最优数量及该最优数量时试管的最优壁厚准 备试管, 向所准备的石英玻璃试管中加入被加热液体, 将装有被加热液体的石英玻璃试管 按步骤 (3) 所确定的最优放置位置放在石英玻璃底座的凹槽中, 使用与步骤 (1) 所述几何 模型相同的微波炉及其功率、 频率、 加热时间对被加热液体进行加热, 即可使被加热液体在 加热效率和加。

20、热均匀性方面达到最优效果。 0019 被加热液体的体温度在加热时间内的平均方差表示的是液体加热的均匀性, 所述 平均方差越小, 液体加热的均匀性越好 ; 被加热液体在最后加热时刻的体平均温度表示的 说 明 书 CN 103929843 A 5 3/7 页 6 是液体的加热效率, 所述体平均温度越高, 液体的加热效率越好。 0020 所述被加热液体的体温度在加热时间内的平均方差按下述方法得到 : 在加热时间 内设置采样时间点的间隔, 根据该间隔确定采样时间点并通过 comsol 多物理场软件获取 各采样时间点被加热液体的体温度方差, 加热时间内的体温度平均方差即为每个采样时间 点被加热液体的体温。

21、度方差之和的平均值。比如, 30ml 水加热 25 秒, 设置采样时间点的间 隔为 5 秒, 则采样时间点分别为 5 秒、 10 秒、 15 秒、 20 秒、 25 秒, 共五个采样时间点, 加热时 间内水的体温度的平均方差即为五个采样时间点的体温度方差之和的平均值。 0021 本发明所述方法使用的 comsol 多物理场软件可通过市场购买 (销售该软件的商 场很多) 。 0022 与现有技术相比, 本发明具有以下有益效果 : 0023 1、 本发明所述用于微波加热的多试管通用装置及使用方法, 能有效提升液体的加 热效率和改善液体加热的均匀性。以水为被加热对象时, 体平均温度能提升 10% 以。

22、上, 在加 热时间内的平均方差能减小 95% 以上, 以 DMF(二甲基甲酰胺) 为被加热对象时, 体平均温 度能提升 13% 以上, 在加热时间内的平均方差能减小 92% 以上。 0024 2、 本发明所述用于微波加热的多试管通用装置, 可通过 comsol 多物理场仿真软 件建立被加热液体、 所用微波炉、 所用石英玻璃底座的几何模型, 并获得试管数量、 试管壁 厚、 试管放置位置的最优组合, 因而通用性强, 适用于对不同液体在不同类型的微波炉中进 行加热。 0025 3、 本发明所述用于微波加热的多试管通用装置结构简单, 使用方法简便、 易于掌 握, 因而成本低, 便于推广应用。 附图说明。

23、 0026 图 1 为本发明所述用于微波加热的多试管通用装置中石英玻璃底座的一种结构 示意图 ; 0027 图 2 为本发明所述用于微波加热的多试管通用装置中石英玻璃试管的结构示意 图 ; 0028 图 3 为本发明所述用于微波加热的多试管通用装置的一种结构示意图 ; 0029 图 4 为本发明所述用于微波加热的多试管通用装置中石英玻璃底座的又一种结 构示意图 ; 0030 图 5 为本发明所述用于微波加热的多试管通用装置的又一种结构示意图 ; 0031 图 6 为石英玻璃试管底面的中心至石英玻璃底座中心线之间的距离示意图 ; 0032 图 7 是实施例 1 中使用 comsol 多物理场软件。

24、仿真所得到的水的体温度在加热时 间内的最小平均方差随试管数量的变化图 ; 0033 图 8 是实施例 1 中使用 comsol 多物理场软件仿真所得到的加热最后时刻时水的 最大体平均温度随试管数量的变化图。 0034 图中, 1- 石英玻璃底座, 2- 凹槽, 3- 石英玻璃试管。 具体实施方式 0035 下面通过实施例对本发明所述用于微波加热的多试管通用装置的结构和使用方 说 明 书 CN 103929843 A 6 4/7 页 7 法作进一步说明。 0036 实施例 1 0037 本实施例中以水为被加热对象, 水的体积为 30ml, 在频率 2.4GHz 2.5GHz、 功率 650W 7。

25、50W 的微波炉中加热 25 秒。 0038 本实施例使用多试管通用装置对水进行微波加热, 所述多试管通用装置由石英玻 璃底座 1 和石英玻璃试管 3 组成, 石英玻璃底座 1 为圆台形, 半径 R=110mm、 高度 h1=20mm, 石英玻璃试管 3 的外半径 r=18mm、 高度 H=150mm。通过下述操作确定石英玻璃试管的最优 数量及该数量时试管的最优壁厚和最优放置位置 : 0039 (1) 建立多试管微波加热液体的模型 0040 用 comsol 多物理场软件建立水、 所用微波炉、 所用石英玻璃底座的几何模型, 并 输入微波炉功率、 频率、 加热时间及所述几何模型的物性参数 (物性。

26、参数包括介电常数, 热 导率, 密度, 比热容, 电导率, 相对磁导率) ; 0041 (2) 确定石英玻璃试管为 2 支时试管的最优壁厚和最优放置位置 0042 在步骤 (1) 所述几何模型中建立 2 支石英玻璃试管, 然后输入石英玻璃试管的壁 厚范围、 石英玻璃试管底面中心至石英玻璃底座中心线之间的距离范围进行参数扫描, 得 到使用 2 支试管时一系列试管壁厚和试管放置位置的组合模型所对应的被加热液体的体 温度在加热时间内的平均方差和最后加热时刻被加热液体的体平均温度, 其中所述平均方 差最小、 体平均温度最大的一组组合模型的试管壁厚和试管底面中心至石英玻璃底座中心 线之间的距离, 即为使。

27、用 2 支石英玻璃试管时试管的最优壁厚和最优放置位置, 0043 所述石英玻璃试管的壁厚范围为 1mm 15mm, 所述石英玻璃试管底面中心至石英 玻璃底座中心线之间的距离范围为 : 18mm X 92mm, 上述不等式中, X 为石英玻璃试管底 面中心至石英玻璃底座中心线之间的距离 ; 0044 (3) 确定石英玻璃试管的最优数量及该数量时试管的最优壁厚和最优放置位置 0045 按照步骤 (2) 所述方法可得到石英玻璃试管为 3 支、 4 支、 5 支、 、 10 支时试管 的最优壁厚和最优放置位置, 当试管支数所对应的被加热液体的最小平均方差在 30% 的范 围波动、 试管支数所对应的被加。

28、热液体的最大体平均温度在 3% 的范围波动, 该波动范围内 支数最少的试管数量即为石英玻璃试管的最优数量, 从图 7、 图 8 可以看出, 波动范围内支 数最少的试管数为 6 支, 因此, 石英玻璃试管的最优数量为 6 支, 石英玻璃试管为 6 支时的 试管最优壁厚即为本实施例选取的试管壁厚, 石英玻璃试管为 6 支时的试管最优放置位置 即为本实施例选取的试管放置位置, 上述参数扫描结果表明, 石英玻璃试管为 6 支时的试 管最优壁厚 d=11mm, 试管最优放置位置是石英玻璃试管底面中心至石英玻璃底座中心线之 间的距离 X=50mm。 0046 根据上述结果, 本实施例中的多试管通用装置如图。

29、 1、 图 2、 图 3 所示, 圆台形石英 玻璃底座 1 的表面沿圆台的半径方向开设有 6 条宽度和深度相同的凹槽 2, 凹槽 2 的宽度 w=36mm、 深度 h2=10mm ; 石英玻璃试管 3 为 6 支, 壁厚 d=11mm。 0047 向六只石英玻璃试管中分别加入 5ml 水, 将装有水的 6 支石英玻璃试管分别放在 石英玻璃底座的 6 条凹槽 2 中, 各石英玻璃试管底面的中心至石英玻璃底座中心线之间的 距离 X 50mm, 在频率 2.4GHz 2.5GHz、 功率 650W 750W 的微波炉中加热 25 秒。 0048 对比例 1 说 明 书 CN 103929843 A 。

30、7 5/7 页 8 0049 本对比例与实施例 1 的被加热对象相同, 水的体积同样为 30ml, 采用单试管 (试管 的外半径 =20mm、 高度 =150mm、 壁厚 =1mm) , 在频率 2.4GHz 2.5GHz、 功率 650W 750W 的 微波炉中加热 25 秒。 0050 实施例 1 与对比例 1 的加热结果对比见表 1。 0051 表 1 加热 30ml 水的结果对比 0052 0053 从表 1 可以看出, 实施例 1 与对比例 1 相比, 水在加热最后时刻的体平均温度提升 了 10%, 水的体温度在加热时间内的平均方差减小了 98%, 由此说明, 本发明所述多试管通 用。

31、装置及其使用方法有效改善了水的加热均匀性和提高了水的加热效率。 0054 实施例 2 0055 本实施例中以水为被加热对象, 水的体积为 60ml, 在频率 2.4GHz 2.5GHz、 功率 650W 750W 的微波炉中加热 50 秒。 0056 本实施例使用多试管通用装置对水进行微波加热, 所述多试管通用装置由石英玻 璃底座 1 和石英玻璃试管 3 组成, 石英玻璃底座 1 为圆台形, 半径 R=180mm、 高度 h1=40mm, 石英玻璃试管 3 的外半径 r=11mm、 高度 H=80mm。采用与实施例 1 相同的操作确定石英玻璃 试管的最优数量及该数量时试管的最优壁厚和最优放置位。

32、置, 结果为 : 石英玻璃试管的最 优数量为 8 支, 石英玻璃试管为 8 支时的试管最优壁厚 d=3mm, 石英玻璃试管的最优放置位 置是石英玻璃试管底面中心至石英玻璃底座中心线之间的距离 X=80mm。 0057 根据上述结果, 本实施例中的多试管通用装置, 其圆台形石英玻璃底座 1 的表 面沿圆台的半径方向开设有 8 条宽度和深度相同的凹槽 2, 凹槽 2 的宽度 w=23mm、 深度 h2=15mm ; 石英玻璃试管 3 为 8 支, 壁厚 d=3mm。 0058 向 8 只石英玻璃试管中分别加入 7.5ml 水, 将装有水的 8 支石英玻璃试管分别放 在石英玻璃底座的 8 条凹槽 2。

33、 中, 各石英玻璃试管底面的中心至石英玻璃底座中心线之间 的距离 X 80mm, 在频率 2.4GHz 2.5GHz、 功率 650W 750W 的微波炉中加热 50 秒。 0059 对比例 2 0060 本对比例与实施例 2 的被加热对象相同, 水的体积同样为 60ml, 采用单试管 (试管 的外半径 =20mm、 高度 =150mm、 壁厚 =1mm) , 在频率 2.4GHz 2.5GHz, 功率 650W 750W 的 微波炉中加热 50 秒。 0061 结果对比 : 实施例 2 与对比例 2 相比, 水在加热最后时刻的体平均温度提升了 说 明 书 CN 103929843 A 8 6。

34、/7 页 9 15%, 水的体温度在加热时间内的平均方差减小了 95%, 由此说明, 本发明所述的多试管通用 装置及其使用方法有效改善了水的加热均匀性和提高了水的加热效率。 0062 实施例 3 0063 本实施例中以 DMF(二甲基甲酰胺) 为被加热对象, 二甲基甲酰胺的体积为 30ml, 在频率 2.4GHz 2.5GHz、 功率 650W 750W 的微波炉中加热 25 秒。 0064 本实施例使用多试管通用装置对 DMF 进行微波加热, 所述多试管通用装置由石英 玻璃底座1和石英玻璃试管3组成, 石英玻璃底座1为圆台形, 半径R=110mm、 高度h1=40mm, 石英玻璃试管 3 的。

35、外半径 r=20mm、 高度 H=130mm。采用与实施例 1 相同的操作确定石英玻 璃试管的最优数量及该数量时试管的最优壁厚和最优放置位置, 结果为 : 石英玻璃试管的 最优数量为2支, 石英玻璃试管为2支时的试管最优壁厚d=10mm, 石英玻璃试管的最优放置 位置是石英玻璃试管底面中心至石英玻璃底座中心线之间的距离 X=20mm。 0065 根据上述结果, 本实施例中的多试管通用装置, 其圆台形石英玻璃底座 1 的表 面沿圆台的半径方向开设有 2 条宽度和深度相同的凹槽 2, 凹槽 2 的宽度 w=40mm、 深度 h2=20mm ; 石英玻璃试管 3 为 2 支, 壁厚 d=10mm。 。

36、0066 向 2 只石英玻璃试管中分别加入 15ml DMF, 将装有 DMF 的 2 支石英玻璃试管分别 放在石英玻璃底座的 2 条凹槽 2 中, 各石英玻璃试管底面的中心至石英玻璃底座中心线之 间的距离 X 20mm, 在频率 2.4GHz 2.5GHz、 功率 650W 750W 的微波炉中加热 25 秒。 0067 对比例 3 0068 本对比例与实施例 3 的被加热对象相同, DMF (二甲基甲酰胺) 的体积同样为 30ml, 采用单试管 (试管的外半径 =20mm、 高度 =150mm、 壁厚 =1mm) , 在频率 2.4GHz 2.5GHz、 功率 650W 750W 的微波炉。

37、中加热 25 秒。 0069 结果对比 : 实施例 3 与对比例 3 相比, DMF 在最后时刻的体平均温度提升了 13%, DMF 的体温度在加热时间内的平均方差减小了 92%, 由此说明, 本发明所述的多试管通用装 置及其使用方法有效改善了二甲基甲酰胺的加热均匀性和提高了二甲基甲酰胺的加热效 率。 0070 实施例 4 0071 本实施例中以 DMF(二甲基甲酰胺)为被加热对象, DMF 的体积为 60ml, 在频率 2.4GHz 2.5GHz、 功率 650W 750W 的微波炉中加热 50 秒。 0072 本实施例使用多试管通用装置对 DMF 进行微波加热, 所述多试管通用装置由石英 。

38、玻璃底座1和石英玻璃试管3组成, 石英玻璃底座1为圆台形, 半径R=160mm、 高度h1=35mm, 石英玻璃试管 3 的外半径 r=6mm、 高度 H=100mm。采用与实施例 1 相同的操作确定石英玻璃 试管的最优数量及该数量时试管的最优壁厚和最优放置位置, 结果为 : 石英玻璃试管的最 优数量为 10 支, 石英玻璃试管为 10 支时的试管最优壁厚 d=1mm, 石英玻璃试管的最优放置 位置是石英玻璃试管底面中心至石英玻璃底座中心线之间的距离 X=70mm。 0073 根据上述结果, 本实施例中的多试管通用装置, 其圆台形石英玻璃底座 1 的表 面沿圆台的半径方向开设有 10 条宽度和。

39、深度相同的凹槽 2, 凹槽 2 的宽度 w=12mm、 深度 h2=20mm ; 石英玻璃试管 3 为 10 支, 壁厚 d=1mm。 0074 向10只石英玻璃试管中分别加入6ml DMF, 将装有DMF的10支石英玻璃试管分别 放在石英玻璃底座的10条凹槽2中, 各石英玻璃试管底面的中心至石英玻璃底座中心线之 说 明 书 CN 103929843 A 9 7/7 页 10 间的距离 X 70mm, 在频率 2.4GHz 2.5GHz、 功率 650W 750W 的微波炉中加热 50 秒。 0075 对比例 4 0076 本对比例与实施例 4 的被加热对象相同, DMF (二甲基甲酰胺) 的。

40、体积同样为 60ml, 采用单试管 (试管的外半径 =20mm、 高度 =150mm、 壁厚 =1mm) , 在频率 2.4GHz 2.5GHz, 功率 650W 750W 的微波炉中加热 50 秒。 0077 结果对比 : 实施例 4 与对比例 4 相比, DMF 在加热最后时刻的体平均温度提升了 14%, DMF 的体温度在加热时间内的平均方差减小了 94%, 由此说明, 本发明所述的多试管通 用装置及其使用方法有效改善了二甲基甲酰胺的加热均匀性和提高了二甲基甲酰胺的加 热效率。 说 明 书 CN 103929843 A 10 1/4 页 11 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103929843 A 11 2/4 页 12 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103929843 A 12 3/4 页 13 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 103929843 A 13 4/4 页 14 图 7 图 8 说 明 书 附 图 CN 103929843 A 14 。

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