吳雁澤，金光遠(yuǎn)*，鄒鵬程，韓太柏，崔政偉

(1.．江蘇省食品先進(jìn)制造裝備技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無錫 214122； 2.江南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，江蘇 無錫 214122)

連續(xù)流動反應(yīng)器[1]是一種能讓反應(yīng)物料連續(xù)均勻地流入并且反應(yīng)產(chǎn)物也能連續(xù)地從反應(yīng)器中流出的裝置，主要應(yīng)用于有機(jī)合成、藥物開發(fā)、分析科學(xué)及石油化工等領(lǐng)域。連續(xù)流動反應(yīng)器有很多類型，包括連續(xù)流動微反應(yīng)器[2]、連續(xù)流動管式反應(yīng)器、連續(xù)流動釜式反應(yīng)器和固定床反應(yīng)器等。在很多情況下與間歇反應(yīng)器相比，連續(xù)流反應(yīng)器可以縮短反應(yīng)時間，提高反應(yīng)選擇性，使合成過程更加安全綠色[3]。有機(jī)反應(yīng)大多對反應(yīng)溫度有一定的要求，而微波加熱則是提高反應(yīng)物溫度的一個較好的選擇。微波加熱由于其加熱速度快、能量利用率高等優(yōu)點(diǎn)，在化學(xué)工業(yè)中被廣泛運(yùn)用[4]。微波加熱存在最重要的2個問題，一是微波穿透深度小，二是加熱均勻性不高。雖然微波的穿透深度很小，但當(dāng)微波加熱與物料流動相結(jié)合，這一問題也被消除[5]。而加熱均勻性的提高方法，例如改變反應(yīng)物位置和形狀[6]、改變反應(yīng)器局部結(jié)構(gòu)[7-8]、在反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置轉(zhuǎn)盤[9-11]或者攪拌器[11-12]等，也被國內(nèi)外許多研究者所研究。

目前對于連續(xù)流微波反應(yīng)器，很多學(xué)者研究了流場對溫度場的影響，而對電磁場對溫度場的影響討論較少。為了提高連續(xù)流微波反應(yīng)器的物料溫升以及加熱均勻性，本研究設(shè)計(jì)了一種具有特殊形狀管道的連續(xù)流動矩形微波反應(yīng)器，重點(diǎn)討論了連續(xù)型微波反應(yīng)器電磁場對溫度場的影響，使用COMSOL多物理仿真軟件，通過改變物料流速、饋口功率、管道高度和饋口高度等參數(shù)研究連續(xù)流動矩形微波反應(yīng)器加熱效果和加熱均勻性的變化規(guī)律，通過分析仿真結(jié)果，得出一系列可以用于提高連續(xù)型矩形微波反應(yīng)器加熱效果和加熱均勻性的結(jié)論。

1 研究方法

1.1 研究對象及模型

本研究設(shè)計(jì)了一種具有特殊管道形狀的連續(xù)型微波反應(yīng)器，工作流量為0.1～0.3 L·min-1。將腔體形狀設(shè)計(jì)為可以呈現(xiàn)多種模態(tài)的矩形腔體，腔體的模式譜線分布圖如圖1所示。波導(dǎo)選擇矩形波導(dǎo)，工作頻率確定為2.45(±0.1) GHz。由于微波穿透深度的限制，現(xiàn)將管徑設(shè)計(jì)為12 mm。為滿足流量與停留時間的要求，確定具有特殊形狀的管道長度為928 mm，物料的流速范圍為0.015～0.030 m·s-1。模型具體尺寸見圖2。

圖1 腔體的模式譜線分布圖Fig.1 Mode spectral line distribution of cavity

圖2 連續(xù)型矩形微波反應(yīng)器模型的三維示意圖Fig.2 Three-dimensional schematic diagram of continuous rectangular microwave reactor model

如圖2所示，連續(xù)型矩形微波反應(yīng)器的腔體長a=314 mm，高b=195 mm，寬c=295 mm。特殊形狀管道尺寸為d1=100 mm，d2=207 mm，管道彎處半徑r1=30 mm，r2=40 mm，管道中心距離腔體高度中心的距離為h0，饋口中心距離腔體高度中心的距離為h1。模型波導(dǎo)為BJ-22國家標(biāo)準(zhǔn)型號波導(dǎo)，微波頻率為2.45 GHz，端口為橫電TE10模。

1.2 模擬方法

連續(xù)流動微波反應(yīng)器涉及的物理場包括電磁場、流場以及溫度場，對其仿真分析時需要將相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行耦合計(jì)算。

微波反應(yīng)器中電磁場的分布一般由麥克斯韋方程組進(jìn)行描述[13-14]，它的微分形式為：

(1)

電磁加熱的熱源主要來自于電阻損耗和磁損耗，即：

Qe=Qrh+Qml

(2)

其中電磁損耗的表達(dá)式為：

(3)

磁損耗的表達(dá)式為：

(4)

電磁加熱的耦合控制方程可以表示為：

(5)

流體流動要遵守基本的物理守恒定律，包括質(zhì)量守恒定律、動量守恒定律[15]。

質(zhì)量守恒方程：

(6)

動量守恒方程：

(7)

(8)

(9)

式(6)～式(9)中：ρ、u、u、v、w、p、t、μ分別指密度、速度矢量、速度矢量在x方向的分量、速度矢量在y方向的分量、速度矢量在z方向的分量、流體微元體上的壓力、時間和動力黏度；Su、Sv和Sw是動量守恒方程的廣義源項(xiàng)。

經(jīng)計(jì)算，本研究物料流動狀態(tài)為層流，層流狀態(tài)下的流體傳熱控制方程為：

(10)

式(10)中：k表示導(dǎo)熱系數(shù)，Cp表示恒壓熱容，T表示熱力學(xué)溫度，ST為廣義源項(xiàng)。

1.3 材料參數(shù)

模擬過程中使用的物料為水，1.2節(jié)里所涉及到的各個公式中的具體參數(shù)如表1所示。

表1 水的參數(shù)Table 1 Material parameter

其中各參數(shù)函數(shù)式如式(11)～式(16)：

rho(T)=0.00001034T3-

0.0134T2+4.9693T+432.257

(11)

eta(T)=1.38-0.021T1+1.36E-

4T2-4.65E-7T3+8.9E-10T4-

9.1E-13T5+3.85E-16T6

(12)

K(T)=-0.87+0.0089T1-1.58E-

5T2+7.97E-9T3

(13)

Cp(T)=12010.15-80.4T1+0.31T2-

5.38E-4T3+3.63E-7T4

(14)

alpha-p=-1/rho(T)·d[rho(T),T]

(15)

(16)

式(11)～式(16)中：T為開氏溫度，K。

1.4 網(wǎng)格及無關(guān)性分析

連續(xù)流動微波反應(yīng)器的網(wǎng)格劃分如圖3所示。本研究在劃分網(wǎng)格時，將流體管道劃分為結(jié)構(gòu)化的六面體網(wǎng)格，矩形腔體劃分為非結(jié)構(gòu)化的自由四面體網(wǎng)格。取同一時刻管道出口處平均溫度作為考察對象，管內(nèi)網(wǎng)格單元數(shù)對仿真結(jié)果的影響如圖4所示。

圖3 網(wǎng)格分布Fig.3 Grid distribution

圖4 網(wǎng)格無關(guān)性Fig.4 Grid independence

隨著網(wǎng)格數(shù)量的增加，物料溫度逐漸趨于穩(wěn)定，當(dāng)網(wǎng)格數(shù)量達(dá)到50萬后，物料出口平均溫度基本不發(fā)生變化，認(rèn)為網(wǎng)格單元數(shù)50萬左右即可滿足模擬準(zhǔn)確性的要求，此時六面體網(wǎng)格大小在0.36～3.00 mm范圍內(nèi)，四面體網(wǎng)格大小在1.799～15.000 mm范圍內(nèi)。本研究模擬過程中采用的網(wǎng)格數(shù)均為50萬個左右。

1.5 加熱效率與加熱均勻性的計(jì)算方法

以出口處物料相對于入口處物料的溫升與物料初始溫度的比值來表示微波反應(yīng)器的加熱效果，記為，計(jì)算公式如式(17)：

(17)

式(17)中：T為物料的溫升，T0為物料的初始溫度。

在管道中選取7個截面，每個截面之間相距1.5 mm，通過計(jì)算不同截面溫度之間的變異系數(shù)評價不同條件下反應(yīng)器的加熱均勻性，變異系數(shù)越小則說明加熱越均勻。變異系數(shù)(COV)的計(jì)算由式(18)給出：

cv=σ/μ

(18)

式(18)中：cv為變異系數(shù)；σ為物料不同截面平均溫度的標(biāo)準(zhǔn)差；μ為物料不同截面的平均溫度。

2 結(jié)果與分析

2.1 加熱效果與加熱均勻性隨時間的變化

為了探究加熱效果與加熱均勻性隨時間的變化情況，取管道位置、饋口位置、饋口功率以及物料流速不都相同的4個模型作為研究對象，各個模型的具體參數(shù)如表2所示，各個模型下η與COV隨時間的變化情況如圖5和圖6所示。

表2 本節(jié)模型具體參數(shù)Table 2 Specific parameters of the model in this section

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 4個模型物料加熱效果η隨時間的變化趨勢如圖5所示。

圖5 η隨時間的變化Fig.5 Change of η with time

圖5中不同模型下η曲線并不相同，但都隨著時間的增長逐漸增大，最后穩(wěn)定在1個數(shù)值水平。由于連續(xù)型反應(yīng)器的物料是流動的，物料自流入反應(yīng)器管道開始被加熱，當(dāng)?shù)竭_(dá)管道出口時流出。隨著時間的推移，反應(yīng)器最終達(dá)到一個穩(wěn)定的狀態(tài)，此時η保持穩(wěn)定。從圖5中可以看出不同模型下η達(dá)到穩(wěn)定的時間均在90～100 s，因此后文不加特殊說明加熱效果由100 s時的仿真結(jié)果計(jì)算所得。

圖6繪制了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 4個模型下物料加熱均勻性COV隨時間變化的趨勢。

圖6 變異系數(shù)隨時間的變化Fig.6 Change of coefficient of variation (COV) with time

從圖6中可以看出，不同模型下COV曲線也并不相同，Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ模型的變異系數(shù)隨著時間的增加先是變大，達(dá)到1個峰值后略微減小，最終穩(wěn)定在一個數(shù)值水平，而Ⅳ模型的變異系數(shù)隨時間的增大逐步增大，最終穩(wěn)定在1個數(shù)值。由于Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ模型有著相同的管道位置與饋口位置，則3個模型的電場中冷熱點(diǎn)位置相同，那么變異系數(shù)變化趨勢也會相似。而Ⅳ模型有著不同的管道位置與饋口位置，這就使的Ⅳ模型的電場中冷熱點(diǎn)的分布與Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ模型的不同，從而變異系數(shù)變化趨勢也不相同。從圖6中可以看出不同模型的COV曲線在80～100 s時均達(dá)到穩(wěn)定，因此后文不加特殊說明加熱均勻性由100 s時的仿真結(jié)果計(jì)算所得。

由于不同模型下物料的加熱效果與加熱均勻性均不相同，所以下文將會探究物料流速、饋口功率、管道位置與饋口位置對物料加熱效果與加熱均勻性的影響。

2.2 物料流速對加熱效果和加熱均勻性的影響

取管道高度h0為30 mm，饋口高度h1為70 mm的模型作為研究對象，探究連續(xù)型微波反應(yīng)器物料流速對加熱效果與加熱均勻性(圖7和圖8)的影響。

圖7 物料流速對加熱效果的影響a)不同流速下η隨 時間的變化情況；b)η與物料流速的關(guān)系Fig.7 Influence of material flow rate on heating effect a)change of η with time at different flow rates; b)relationship between η and material flow rate

圖8 物料流速對加熱均勻性的影響a)不同流速下變異 系數(shù)隨時間的變化情況; b)變異系數(shù)與物料流速的關(guān)系Fig.8 Influence of material flow rate on heating uniformity a) change of COV with time at different flow rates; b) relationship between COV and material flow rate

在饋口功率為500 W，物料流速分別為0.015、0.020、0.025和0.030 m·s-1的模型下，η隨著時間的變化情況如圖7a)所示。圖7b)繪制了η與物料流速的關(guān)系，也呈現(xiàn)出流速越小，溫升越大的規(guī)律。

從圖7可以看出，在0～30 s時，不同流速下的η曲線大致相同。而在隨后的時間里，不同流速條件下的η曲線在不同的時間點(diǎn)依次趨于平衡，并且呈現(xiàn)出物料流速越小，η趨于平衡的值越大，η值趨于平衡的時間點(diǎn)越長這樣一個規(guī)律。因?yàn)楫?dāng)物料流速發(fā)生改變時，物料在反應(yīng)器內(nèi)的停留時間也將發(fā)生變化，流速越小，停留時間越長。而當(dāng)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)以及饋口功率不發(fā)生改變時，物料的停留時間越長，那么溫升越高，η值越大，并且達(dá)到平衡的時間點(diǎn)也會越長。

在饋口功率為500 W，物料流速分別為0.015、0.020、0.025和0.030 m·s-1的模型下，變異系數(shù)隨著時間的變化情況如圖8a)所示。圖8b)繪制了變異系數(shù)與物料流速的關(guān)系，同樣呈現(xiàn)出流速越小，變異系數(shù)越大的規(guī)律。

圖8中不同流速條件下的COV曲線變化趨勢大致相同，并且物料流速越小，COV值達(dá)到穩(wěn)定的值越大，COV值達(dá)到穩(wěn)定所需的時間越長。這同樣是因?yàn)楦淖兾锪狭魉俨⒉粫淖冸妶龇植寂c電場強(qiáng)度，所以電場的冷熱點(diǎn)位置還是相同。由于流速越小的物料有著越大的停留時間，物料被加熱的時間越長，則物料內(nèi)部的冷熱點(diǎn)溫差越大，物料的變異系數(shù)也就越大，并且達(dá)到平衡所需的時間也會越長。

綜上，在其他條件不變的情況下，物料流速越小，物料溫升越高，加熱均勻性越差。為使反應(yīng)器能達(dá)到較高的溫升以及較好的加熱均勻性，后文的仿真工作的物料流速均設(shè)為0.02 m·s-1。

2.3 饋口功率對加熱效果和加熱均勻性的影響

取管道高度h0為30 mm，饋口高度h1為70 mm的模型作為研究對象，探究連續(xù)型微波反應(yīng)器饋口功率對加熱效果與加熱均勻性(圖9和圖10)的影響。

圖9 饋口功率對加熱效果的影響a)不同功率下η隨 時間的變化情況；b)η與饋口功率的關(guān)系Fig.9 Influence of waveguide power on heating effect a) change of η with time under different power； b) relationship between η and waveguide power

圖10 饋口功率對加熱均勻性的影響a)不同功率下變異 系數(shù)隨時間的變化情況; b)變異系數(shù)與饋口功率的關(guān)系Fig.10 Influence of waveguide power on heating uniformity a) change of COV with time under different power; b) relationship between COV and waveguide power

在饋口功率為250、500、750和1 000 W的模型下，η隨時間的變化情況如圖9a)所示。圖9b)繪制了η與饋口功率的關(guān)系，可以看出η值的大小與饋口功率呈線性關(guān)系。

圖9中不同功率下的η曲線變化趨勢相同，并且功率越大，同一時間下的η越大。這是因?yàn)樵陴伩谖恢靡约肮艿牢恢貌蛔兊那闆r下增大饋口的功率，可以使腔內(nèi)場強(qiáng)變高，從而使物料溫升變大，η變大。同時從圖9中也可以看出對于不同饋口功率條件下的物料，其η值達(dá)到穩(wěn)定數(shù)值的時間大致相同，均在60 s左右。由于反應(yīng)器的幾何參數(shù)并沒有發(fā)生改變，并且?guī)追N功率條件下的物料均以相同的速度流入反應(yīng)器管道內(nèi)，所以物料從流入到流出管道的時間相同，不同功率條件下η值達(dá)到穩(wěn)定數(shù)值的時間也大致相同。

圖10a)繪制了250、500、750和1 000 W這4個饋口功率下變異系數(shù)隨時間的變化情況。圖10b)繪制了變異系數(shù)和饋口功率的關(guān)系，可以看出變異系數(shù)與饋口功率大致成線性關(guān)系。

從圖10中可以看出，不同功率下的COV曲線變化趨勢大致相同，并且饋口功率越大，COV值達(dá)到穩(wěn)定的值越大，COV值達(dá)到穩(wěn)定所需的時間越長。因?yàn)轲伩谖恢靡约肮艿牢恢貌蛔?，所以電場的熱點(diǎn)位置并沒有發(fā)生變化，幾種功率條件下電場的冷熱點(diǎn)分布相同，所以不同功率下的變異系數(shù)曲線變化趨勢大致相同。但功率越高，電場中冷熱點(diǎn)區(qū)域物料溫度相差越大，從而變異系數(shù)越大，最終達(dá)到穩(wěn)定的時間越長。

綜上，在其他條件不變的情況下，饋口功率越大，物料溫升越高，加熱均勻性越差。為使反應(yīng)器能達(dá)到較高的溫升以及較好的加熱均勻性，后文的仿真工作的饋口功率均設(shè)為500 W。

2.4 電場、流場與溫度場分布特性研究

如圖11所示，分別展示了h0=30 mm、h1=70 mm，h0=-30 mm、h1=10 mm和h0=70 mm、h1=60 mm 3個模型的腔內(nèi)電場分布。可以看出腔內(nèi)電場存在多個熱點(diǎn)，整體呈現(xiàn)冷熱點(diǎn)交替出現(xiàn)。而不同模型的電場分布也不相同，熱點(diǎn)的位置會隨著管道高度或饋口高度發(fā)生變化而變化。當(dāng)饋口位置發(fā)生變化時，腔體內(nèi)電場駐波形成的位置也會發(fā)生變化。而當(dāng)管道位置發(fā)生變化時，腔內(nèi)反射條件發(fā)生變化，進(jìn)而使電場產(chǎn)生變化。

圖11 腔體內(nèi)電場分布圖Fig.11 Distribution of electric field in the cavity

h0=30 mm、h1=70 mm，h0=-30 mm、h1=10 mm和h0=70 mm、h1=60 mm 3個模型管道內(nèi)的電場分別如圖12所示。物料對微波的傳播有阻礙作用，這使得管內(nèi)的電場強(qiáng)度要低于管外的電場強(qiáng)度。3個模型的管道高度與饋口高度各不相同，所以管內(nèi)電場分布也各不相同。

圖12 管內(nèi)電場分布圖Fig.12 Distribution of electric field in pipeline

由圖12中可以看出，第1個與第3個電場分布較為均勻，而中間的電場存在場強(qiáng)遠(yuǎn)高于其他區(qū)域的點(diǎn)，即存在過熱點(diǎn)，這對微波反應(yīng)器的危害非常大，即使會帶來較大的溫升也應(yīng)該放棄討論這類模型。

h0=30 mm、h1=70 mm，h0=-30 mm、h1=10 mm和h0=70 mm、h1=60 mm 3個模型的流場(流場相同)與溫度場分別如圖13和圖14所示。

從圖13中可以看出貼近管道彎曲處的物料比同截面的物料流速小，而溫升高。由于物料在通過彎管處時，物料流動產(chǎn)生的擾動會增強(qiáng)徑向運(yùn)動，使貼近壁面的物料流速變小。而流速較小的區(qū)域，物料在電場中加熱的時間更長，從而有相比于同截面流速較大的區(qū)域有更大的溫升。

圖14中不同模型的溫度分布也不相同。3個模型有著相同的管道以及相同的物料流速，所以流場分布相同，但由于電磁場分布各不相同，所以溫度分布不同。雖然管內(nèi)相對熱點(diǎn)大致在同一位置，但同截面上物料的最大溫差有明顯差異，這也會導(dǎo)致加熱均勻性的變化。所以當(dāng)物料流動狀態(tài)不變時，改變電磁場是提高加熱均勻性較好的手段。

圖13 流場分布圖Fig.13 Distribution of flow field

圖14 溫度分布圖Fig.14 Distribution of temperature field

2.5 微波加熱效果和加熱均勻性的響應(yīng)面分析

連續(xù)流動微波反應(yīng)器在不改變腔體形狀的基礎(chǔ)上，可以改變的結(jié)構(gòu)參數(shù)只有管道位置與饋口位置。由2.4節(jié)可知，改變?nèi)我?個結(jié)構(gòu)參數(shù)都將會徹底改變腔體內(nèi)電磁場的分布，所以單獨(dú)考量管道位置與饋口位置不易尋找加熱效果與加熱均勻性的規(guī)律。本節(jié)通過改變管道高度與饋口高度對反應(yīng)器模型進(jìn)行二因素多水平的仿真試驗(yàn)，并對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行響應(yīng)面分析。仿真試驗(yàn)結(jié)果如表3和表4所示。

表3 不同管道高度和饋口高度下的加熱效果Table 3 Heating effect at different pipe height and waveguide height

表4 不同管道高度和饋口高度下的變異系數(shù)Table 4 COV for different pipe height and waveguide height

對加熱效果η的試驗(yàn)結(jié)果如表3所示，響應(yīng)面分析結(jié)果如圖15所示。在管道位置與饋口位置的相互影響下，η的響應(yīng)面結(jié)果呈一定的對稱性。從圖15中可以看出，在管道高度處于-70～-40 mm與40～70 mm這2個區(qū)間時，η相對具有較高的值，并且隨著管道與饋口之間距離的增大，η逐漸變小，其中加熱效果最好的部分集中在1和2兩個位置。優(yōu)化分析結(jié)果是當(dāng)h0=69.84 mm、h1=60.08 mm時，η預(yù)測值達(dá)到最高的23.16%。為檢測優(yōu)化結(jié)果的準(zhǔn)確性，對其進(jìn)行仿真檢驗(yàn)，得到的加熱效果η為24.28%，比預(yù)測值高了1.12%，說明響應(yīng)面分析對于物料溫升的預(yù)測具有較大的參考價值。

對加熱均勻性COV的試驗(yàn)結(jié)果如表4所示，響應(yīng)面分析結(jié)果如圖16所示。

圖15 加熱效果響應(yīng)面分析結(jié)果Fig.15 RSM result of heating effect

圖16 加熱均勻性響應(yīng)面分析結(jié)果Fig.16 RSM result of heating uniformity

從圖16中可以看出，COV的響應(yīng)面結(jié)果也呈現(xiàn)對稱性。當(dāng)管道與饋口在相近平面時，具有較高的變異系數(shù)，而當(dāng)管道與饋口相距較遠(yuǎn)時，變異系數(shù)則較低，這與加熱效果η和管道與饋口之間距離的關(guān)系相似。圖9顯示出變異系數(shù)最小的2個區(qū)域?yàn)槲恢?和4。根據(jù)優(yōu)化分析的結(jié)果，當(dāng)h0=-38.88 mm、h1=32.81 mm時，COV預(yù)測最低值為0.062%，對其進(jìn)行仿真檢驗(yàn)，得到變異系數(shù)為0.065%，與預(yù)測值的相對誤差為4.6%，說明響應(yīng)面分析對于加熱均勻性的預(yù)測具有較大的參考價值。

根據(jù)對管道高度與饋口高度的響應(yīng)面分析，發(fā)現(xiàn)很難在取得好的溫升的同時保證加熱的均勻性，因此在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)側(cè)重點(diǎn)的不同選擇合適的管道高度與饋口高度。

3 結(jié)論

設(shè)計(jì)了一種具有特殊形狀管道的連續(xù)流動矩形微波反應(yīng)器，運(yùn)用多物理場耦合計(jì)算的方式，從饋口功率，饋口高度與管道高度3個方面對反應(yīng)器的加熱效果和加熱均勻性進(jìn)行了探究，得到如下結(jié)論：1)在其他條件不變的情況下，物料流速越小，物料η值與COV值達(dá)到穩(wěn)定所需要的時間越長，物料溫升越大，加熱均勻性越差。2)不同饋口功率條件下，物料η值達(dá)到穩(wěn)定的時間基本相同。而COV值達(dá)到穩(wěn)定的所需時間隨著饋口功率的變大而變長。在其他條件不變的情況下，饋口功率越大，物料溫升越高，加熱均勻性越差。3)由響應(yīng)面分析發(fā)現(xiàn)η與COV的響應(yīng)面結(jié)果都呈現(xiàn)對稱性。同時發(fā)現(xiàn)隨著管道與饋口之間距離的增大，物料溫升逐漸變小。當(dāng)管道與饋口在相近平面時，加熱均勻性較差，而當(dāng)管道與饋口相距較遠(yuǎn)時，加熱均勻性則較好。4)通過響應(yīng)面分析優(yōu)化得到：當(dāng)h0=69.84 mm、h1=60.08 mm時，可獲得最好加熱效果為24.28%，當(dāng)h0=-38.88 mm、h1=32.81 mm時，變異系數(shù)最低達(dá)到0.065%，可以獲得最佳的加熱均勻性。

以上結(jié)論闡明了連續(xù)流動矩形微波反應(yīng)器的管道高度與饋口高度對加熱效果和加熱均勻性影響的一般規(guī)律，為實(shí)際的反應(yīng)器設(shè)計(jì)提供了重要的理論參考。