微波化工技術（簡體書）

《微波化工技術》是《化工過程強化關鍵技術叢書》分冊之一。微波化工技術是以電磁場理論、介質損耗理論、化學及化工原理、材料科學理論等為基礎，將微波能應用於化工單元，利用其選擇性加熱、內部加熱和非接觸加熱等特點，來強化化工反應過程和化工分離過程，並實現工程應用的一種新技術，屬￿前沿交叉學科範疇。全書共6章，包括緒論、物質介電損耗基礎與加熱理論、微波化工反應系統、微波強化化學反應過程、微波強化化工分離過程和微波誘導等離子體的基本原理和應用等，基本涵蓋了微波強化化工過程的技術理論、主要方法和應用現狀。
《微波化工技術》可供化學、化工、製藥、冶金等生產以及環保部門的科研、設計及工程技術人員和管理人員使用，也可供高等院校化工、冶金、材料及相關專業師生學習參考。

彭金輝，中國工程院院士，有色金屬冶金專家。1992 年獲得昆明理工大學有色金屬冶金專業博士學位。1994～1996 年於德國卡爾斯魯厄研究中心從事博士後研究；1999～2000 年獲英國皇家學會博士後獎學金，赴布魯奈爾大學從事博士後研究。現任昆明理工大學教授、博士生導師，中國有色金屬學會特種冶金專業委員會主任、微波能工程應用及裝備技術國家地方聯合工程實驗室主任。中國共產黨第十九屆中央委員會候補委員。從事微波冶金基礎理論、裝備技術及工程應用研究。發明微波冶金新技術，在多種金屬提取過程實現工程應用，拓展至化工、材料等領域創新成果向歐美等國內外單位轉讓，提升了我國在該領域的國際科技競爭力。獲國家技術發明獎二等獎 2 項，何梁何利基金科學與技術創新獎，國家教學成果一等獎 1 項、二等獎 1 項，全國創新爭先獎章，全國傑出專業技術人才等。授權發明專利 68 件，發表 SCI論文 140 餘篇，出版專著 6 部。

彭金輝院士領銜編著。昆明理工大學、四川大學聯袂編寫。

微波在化工中的科學合理應用，不僅能夠降低處理溫度、縮短工序和處理時間、提高反應效率，而且處理過程清潔、還能節省能源。從而，微波化工技術可望為解決化學工業“高能耗、高污染和高物耗”等問題提供有效途徑，並為實現化工過程的高效、安全、環境友好、可持續發展提供有力支撐。

第一章 緒論 /1



第一節 微波及其作用機理 1



第二節 微波加熱機制 3



一、偶極損耗 3



二、傳導損耗 4



三、磁滯損耗 4



四、渦流損耗 5



第三節 微波化工技術進展 6



第四節 微波化工技術發展前景及關鍵問題 9



參考文獻 10







第二章 物質介電損耗基礎與加熱理論 /12



第一節 微波介電損耗基礎 12



一、複介電常數 12



二、微波對物料的功率穿透深度 13



三、微波介電損耗 13



第二節 物質介電特性的影響因素 15



一、溫度對介電特性的影響 15



二、物相成分對介電特性的影響 15



三、物料含水率對介電特性的影響 16



第三節 異質材料等效複介電常數的理論模型及其仿真 17



一、二維准靜電模型 17



二、三維准靜電模型 32



三、RC網絡模型仿真材料介質響應 36



第四節 微波場中的介電特性測試系統 41



一、介電特性測試方法及其對比 41



二、異質材料常溫介電特性測試系統的構建 42



三、變溫介電特性測試系統介紹 50



第五節 一維微波加熱模擬仿真 60



一、一維微波加熱模型 60



二、一維微波加熱模型仿真結果與討論 62



第六節 微波加熱均勻性改善方案模擬 65



一、攪拌器對微波加熱均勻性的改善 65



二、多饋口對微波加熱均勻性的改善 69



三、介質覆蓋層對微波加熱均勻性的改善 72



四、微波加熱器中異質材料與微波場的相互作用 76



參考文獻 82







第三章 微波化工反應系統 /87



第一節 微波化工反應系統概述 87



一、微波反應器的分類 88



二、典型微波反應器 89



第二節 工業微波能設備的選型 91



一、工作頻率的選定 91



二、反應器類型的選定 91



三、微波功率源的選定 94



四、耐火透波材料的選定 95



第三節 數值仿真在微波反應器設計中的應用 96



一、單模腔微波加熱流體仿真 97



二、異質材料吸波及加熱特性仿真 100



第四節 微波的洩漏與安全防護 102



一、微波洩漏的安全標準 102



二、微波安全防護 102



參考文獻 104







第四章 微波強化化學反應過程 /105



第一節 微波輔助有機合成 105



一、微波輔助有機合成技術 105



二、微波輔助有機合成的反應類型 109



第二節 微波輔助無機合成 119



一、沸石分子篩材料合成 119



二、微波加熱合成納米顆粒 129



三、微波加熱合成有機金屬骨架材料 131



第三節 微波誘導催化 132



一、微波輔助氣相催化反應 132



二、微波輔助催化氧化降解反應 134



參考文獻 138







第五章 微波強化化工分離過程 /147



第一節 微波萃取 147



一、微波萃取原理 148



二、微波萃取特點 150



三、微波萃取的影響因素 151



四、典型的微波萃取方法 156



五、微波輔助萃取的應用 164



第二節 微波強化脫附過程 167



一、微波強化脫附過程的特點 167



二、微波強化脫附過程的影響因素 172



三、微波強化脫附過程的應用 177



第三節 微波強化乾燥過程 180



一、微波強化乾燥過程及其特點 180



二、微波乾燥原理 183



三、微波強化氯化鈉乾燥過程的應用 186



第四節 微波蒸餾 189



一、微波蒸餾的特點 190



二、影響微波蒸餾的因素 193



三、微波蒸餾的應用 196



第五節 微波閃蒸 202



一、微波閃蒸的原理 202



二、微波閃蒸過程的影響因素 203



三、微波閃蒸設備 204



四、微波閃蒸的熱量平衡分析 205



五、微波閃蒸的優勢及應用前景 207



參考文獻 209







第六章 微波誘導等離子體的基本原理和應用 /223



第一節 微波等離子體簡介 224



一、等離子體誘發過程 224



二、微波等離子體的基本特點 225



第二節 微波等離子體的基本激勵方式 226



一、微波單模腔誘導等離子體 226



二、大空腔等離子體反應器 230



三、電子回旋諧振微波等離子體 234



第三節 微波等離子體的應用 237



一、微波等離子體分解全氟化碳氣體 237



二、微波等離子體對氣固相系統的處理 238



三、微波等離子體對氣液兩相系統的處理及應用 242



參考文獻 245







索引 /248