微波裂解设备设计与工艺试验

doi:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2023.08.025

湖北农业科学 ›› 2023, Vol. 62 ›› Issue (8): 155-159.doi: 10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2023.08.025

微波裂解设备设计与工艺试验

罗文杰¹, 张佳喜², 李骅³, 刘娜¹, 王彦¹

1.新疆农业科学院农业机械化研究所,乌鲁木齐 830091;
2.新疆农业大学机电工程学院,乌鲁木齐 830052;
3.南京农业大学工学院,南京 210031

收稿日期:2022-06-13 出版日期:2023-08-25 发布日期:2023-09-22
通讯作者: 王彦（1984-）,男,四川遂宁人,高级工程师,主要从事设施农业技术与装备研究,（电话）15276729269（电子信箱）124290952@qq.com。
作者简介:罗文杰（1983-）,女,四川大足人,助理研究员,主要从事农业机械装备技术研究,（电话）13699988593（电子信箱）1491729808@qq.com。
基金资助:
2021年新疆维吾尔自治区科技支疆项目（2021E02005）

Design and process test of microwave cracking equipment

LUO Wen-jie¹, ZHANG Jia-xi², LI Hua³, LIU Na¹, WANG Yan¹

1. Institute of Agricultural Mechanization, Xinjiang Academy of Agricultural Sciences, Urumqi 830091,China;
2. College of Mechanical and Electrical Engineering, Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052, China;
3. College of Engineering, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210031, China

Received:2022-06-13 Online:2023-08-25 Published:2023-09-22

摘要/Abstract

摘要： 为了提高农业废弃物的循环利用,设计了一款用于裂解炭化废弃农作物循环利用的农业装备。设备的微波总功率最大为3.6 kW ,频率选用工业常用的频率2.45 GHz,裂解腔的直径为120 mm,高为 700 mm;采用HFSS对裂解腔内部的电场进行仿真,通过仿真可得裂解腔内部的电场分布较为均匀。设计三因素三水平交互工艺性试验,以裂解腔直径尺寸、微波功率、裂解温度为试验因素,经过试验可确定主次试验因素为裂解腔直径尺寸>微波功率>裂解温度,通过Design-Export得出最优试验方案为微波裂解腔直径81.84 mm,微波功率1.95 kW,裂解温度325.51 ℃,炭产率为30.16%,经过试验验证棉杆的炭产率为29.87%,与软件优化值相差较小,可知设备满足设计要求。

关键词: 微波裂解设备, 设计, 仿真, 炭产率

Abstract: In order to improve the recycling of agricultural waste, agricultural equipment for the recycling of cracked and carbonized waste crops was designed. The maximum microwave power of the equipment was 3.6 kW, and the frequency was 2.45 GHz, which was commonly used in industry. The diameter of the cracking chamber was 120 mm, and the height was 700 mm. HFSS was used to simulate the electric field in the cracking chamber, and the electric field distribution in the cracking chamber was relatively uniform. The three factors and three levels interactive technological test was designed. Taking cracking chamber diameter size, microwave power and cracking temperature as the test factors, the primary and secondary test factors could be determined as cracking chamber diameter size>microwave power>cracking temperature through the test. Through the Design-Export optimization, the optimal test scheme was microwave cracking chamber diameter of 81.84 mm, microwave power of 1.95 kW, and cracking temperature of 325.51 ℃, and the carbon yield was 30.16%. After test verification, the carbon yield of the cotton stalk was 29.87%, which was slightly different from the software optimization value, so the equipment met the design requirements.

Key words: microwave cracking equipment, design, simulation, carbon yield

中图分类号:

罗文杰, 张佳喜, 李骅, 刘娜, 王彦. 微波裂解设备设计与工艺试验[J]. 湖北农业科学, 2023, 62(8): 155-159.

LUO Wen-jie, ZHANG Jia-xi, LI Hua, LIU Na, WANG Yan. Design and process test of microwave cracking equipment[J]. HUBEI AGRICULTURAL SCIENCES, 2023, 62(8): 155-159.

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