实验室微波真空高温烧结炉 超高速500℃/min微波高温烧结炉

技术背景资料

一、微波加热的原理

1.1: 微波加热的原理：其交变电磁场的极化作用使材料内部的自由电荷重新排布及偶极子的反复调旋，从而产生强大的振动和摩擦，在这一微观过程中交变电磁场的能量转化为介质内的热能，导致介质温度升高。

1.2: 被誉为：人类的“第二团火焰”。

1.3: 微波加热是介质材料自身损耗电磁场能量而发热，本质上属于内加热方式。

1.4:实际加热应用的微波通常是频率为915MHz和2450MHz的电磁波。

二、外加热VS内加热

2.1: 目前应用***广泛、在人类生产生活中占据主导地位的传统电加热是依靠电阻丝、硅碳棒和硅钼棒等电热元件发热，然后通过：对流&辐射——再传导的方式对待加热材料进行加热，本质上属于外加热方式。

2.2 微波加热显著不同于常规的电加热方式，具有如下优点：（1）属于内加热，具有不接触性；（2）加热速度快；（3）加热效率高，可显著节能；（4）可选择性的加热物料；（5）热惯性小；（6）对化学反应具有催化作用。——而这些恰恰是传统电加热的缺点。

三、微波高温加热应用的三大制约因素：

（1）温度测量与控制；（2）加热对象严格受限；（3）难于规模化均匀加热

四、“航信科技”创造性的技术研发

n 从设计开发理念上，规避微波高温加热的三大制约因素，充分利用微波加热的优点，创造性的开发通用型和各类专用型的高温微波实验仪器与工业装备。

n 2007年，“航信科技”公司研究团队率先提出了“混合加热——内加热&外加热”的高温微波设计理念，并先后申请了8项发明专利。

n 这种“混合加热”技术极大拓展了微波加热的应用领域，使其适合于加热包括金属与合金在内的任何材料，且比传统电加热的应用范围更广、更大、更节能，而且可选择加热方式。

国内外同类产品介绍

一、微波马弗炉

下述信息和数据仅供参考，本公司不负任何法律责任，且不得传播。国内外微波马弗炉或管式炉售价一般在8万~30万元。

表1  微波材料学工作站与微波马弗炉作比较，所具有的优势

备注：上述信息和数据仅供参考，本公司不负任何法律责任。

二、传统电加热马弗炉、管式炉

与传统马弗炉作比较，本公司微波混合加热所具有的优势：

l  除具备表1所述的优势外，还具有下面的优势。

l  一般传统马弗炉：1200℃以下采用电阻丝加热，叫低温马弗炉；1300~1400℃的采用硅碳棒加热，叫中温马弗炉；1400~1600℃的采用硅钼棒加热，叫高温马弗炉。采用硅碳棒加热的马弗炉一般在200~300℃以下测温不准，采用硅钼棒加热的马弗炉一般在500℃以下测温不准。这就带来如下缺点：

（1）低温、中温、高温不能兼顾，不能在一台马弗炉上实现，往往要购置多台。
（2）硅碳棒、硅钼棒容易老化、很容易折断，长期使用寿命一般在3个月以内，并且随
    时间延长，加热效率迅速降低。
（3）不能快速升温，也不能快速降温冷却，否则在热应力下硅碳棒和硅钼棒容易断裂。
（4）难于实现1600℃以上的加热。

备注：低温马弗炉售价一般在几千~1万元以内。硅碳棒中温马弗炉（<1400℃）售价一般在3万元左右。硅钼棒高温马弗炉（>1400℃）售价一般在4~5万元以上。

l  显著节能降耗：以1台传统的5千瓦高温马弗炉为例，升温至1000℃需要2小时，而一台相同功率的Hangxinkj系列微波马弗炉***多仅需几分钟即可升温至1000℃，因此与传统高温马弗炉相比，其耗电对于升温阶段几乎是可以忽略不计的，故极大的节约了能源。

   假设全国有10万台5千瓦左右的实验电炉（马弗炉），每台电炉平均每天所用的满负载升温时间为2小时，每年按300天计算，升温过程共计耗电：100000×5千瓦/小时×2小时/天×300天/年＝3亿千瓦/年。而保守假设一台相同功率的Hangxinkj系列微波马弗炉升温至1000℃需要10分钟，那么推广应用后的全年耗电仅0.25亿千瓦。显然，节能效果和经济效益极为显著。因此Hangxinkj系列微波加热实验设备具有巨大的推广应用价值和市场商业价值，特别适合于政府采购和强制性推广。

l  极大提高工作效率：Hangxinkj系列微波加热实验设备升温过程几乎无需等待，因此可以大大提高实验研究的工作效率。

l  模块化、系列化制作：众多功能，众多型号，同一个载体。用户在以很低价格购买了一个通用载体后，在日后的使用过程中，可以随时根据需要通过添加模块来增加众多使用功能。由于采用模块化制造，因此使用可靠性高。

l  不同尺寸、不同功能的加热腔方便更换：
   可以根据不同的用户，同一用户也可以根据不同的实验条件，随意选择不同尺寸和不同功能的加热腔，这样既可以节能，又可以满足不同实验的特殊条件和特殊需求。

附件1：

Hangxinkj系列微波灰化系统

——配置方案、主要功能、技术参数

Hangxinkj系列微波灰化系统（炉）介绍

Hangxinkj系列微波灰化炉是山东航信微波科技有限公司针对传统马弗炉易产生污染烟雾、耗时长等缺点推出的一种能够进行各种有机物和无机物的灰化、磺化、熔融、热处理以及灼烧残渣、烧失量等的测试的高温微波能仪器。它具有如下优点：

1. 1.                           配置3种加热模式：纯微波加热、~传统电加热、微波&传统电加热混合加热，通过选择的加热模式，可用于任何样品的快速高温灰化和高温热处理。
2. 2.                           配置超高速灰化升温模块：对任何样品均可实现瞬时升温速度：>1000℃/min（小样品或空载）。小样品升温至灰化温度仅需1-3分钟。
3. 3.                           高效灰化：利用高温微波能高效的能量转换和传递模式及高浓度的“氧气流”大大缩短灰化时间，微波灰化将灰化时间由传统的“小时”缩短至“分钟”计时，无须炭化过程直接灰化，极大提高工作效率。
4. 4.                           灰化温度与升温速度可任意设定：灰化温度1100℃和1500℃可选，灰化温度在灰化温度范围内可任意设定，升温速度可在0-1000℃/min任意设定。
5. 5.                           配置排风与鼓风系统：排风系统可解决您的工作环境的污染问题，鼓风系统可确保灰化环境的氧供给。为了满足不同的灰化需求，特殊需要时可配置机械泵。
6. 6.                           多功能多型号现货储备：不同功能模块和附件的匹配和组合可以满足不同客户的各类需求，既有50升以上的超大容量高温灰化与处理系统（现货），又有高通量的批处理高温灰化与处理系统（现货）。
7. 7.                           微波场专用传感器准确测温，避免微波干扰。
8. 8.                           宏量热重分析仪模块：在灰化处理的过程中可以进行原位的失重&增重分析测试与监控，计算机控制系统与软件，热重曲线存储与输出。重质量：120克、200克、300克、1500克、2000克、3000克、5000克可选，分析精度：0.01克。
9. 9.                           高温旋转加热模块：标配：0~300转/min。转速>1000转/min或>300转/min需定做。
10. 10.                      五级连锁微波防护&屏蔽更安全：山东航信微波科技有限公司独有的五级连锁保护措施：级是电磁锁保护；第二级是行程开关（炉门打开时，自动切断微波发生器）；第三级是安装专利化的微波抑制器；第四级是前面板内具有微波泄露传感器，当此感测点微波泄露达到约200-300mW/cm²时即自动切断微波发生器，这个水平相当于家用微波炉的泄露水平，而国家关于微波泄露的规定值为5000mW/cm²，即：5mW/cm²；第五级是专业化的谐振腔与负载匹配微波场分布。因此这方面尽管放心使用。本公司产品的微波泄漏防护水平远远低于国标。
11. 11.                          微波灰化过程的均匀化加热：如何实现灰化处理的均匀加热，以及如何避免灰化过程中因微波集中而出现“爆燃”现象，二者存在一定程度的关联，为此，山东航信微波科技有限公司在微波灰化设计中采取的主要措施包括：
    （1）通过微波馈入口多元化设计及对称分布设计，以及专业化的微波场模拟与设计，确保微波场的均匀分布（因为微波馈入的不对称性及微波场分布的不均匀性是导致微波加热&灰化不均匀的根本原因），从而实现微波灰化的均匀加热。
    （2）亦可以增配“高温微波旋转”装置，亦即在微波灰化的同时对灰化加热腔进行速度可调可控的旋转。 

微波加热原理与灰化过程：

1. 1.                           微波加热的原理：交变电磁场的极化作用使材料内部的自由电荷重新排布及偶极子的反复调旋，从而产生强大的振动和摩擦，在这一微观过程中交变电磁场的能量转化为介质内的热能，导致介质温度升高。纯微波加热是介质材料自身损耗电磁场能量而发热，本质上属于内加热方式。
2. 2.                           标准灰化过程：

（1）   阶段：脱水干燥。这一过程由于样品内的水分可直接吸收微波而快速加热挥发，因此与传统加热相比，脱水速度大大提高。通常可以将这一阶段的处理温度设定在：110℃-200℃，保温时间视样品量大小。这一阶段通常辅以：强制排风、或抽真空。

（2）  第二阶段：热解炭化。干燥的物料继续受热发生热解反应，各类小分子被抽风或真空系统排出，直至物料全部炭化。这一阶段，根据需要可以配备冷凝系统，将各类型的大分子通过冷凝系统回流到灰化腔内继续热解。

（3）  第三阶段：灰化。系统开始通入空气流（可适当辅以鼓风系统），热解后的炭化物开始氧化分解，直至全部灰化。

（4）  在实际的微波灰化处理中，上述3个阶段的分隔在很多情况下没有清晰的界限，而是混杂在一起快速剧烈的进行，特别是微波加热不均匀时，这种情况更加剧、更常见。

灰化工艺表（仅供参考）