基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng):
- 新型高效連續(xù)流體微波滅菌裝置
- 來(lái)源:
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國(guó)賽作品
- 小類(lèi):
- 能源化工
- 大類(lèi):
- 科技發(fā)明制作A類(lèi)
- 簡(jiǎn)介:
- 設(shè)計(jì)并制作一種高效滅菌壓艙水的微波處理裝置。該裝置還可用于洗浴中心水凈化加熱,家庭用水加熱凈化處理系統(tǒng)?;舅悸窞橛纱趴毓馨l(fā)射出的微波首先經(jīng)過(guò)自行設(shè)計(jì)制作的分解耦合器分解成兩束,相位差為90度,然后這兩束微波進(jìn)入聚焦耦合器首先相遇疊加(如此形成在總功率不變的情況下,瞬時(shí)功率增加近2倍的效果),最后通過(guò)聚焦耦合器的內(nèi)的狹縫聚焦形成一個(gè)強(qiáng)力的聚焦微波場(chǎng),其最大限度減少微波傳導(dǎo)損失,增強(qiáng)了微波輻射滅菌的生物效應(yīng)與熱效應(yīng)。連續(xù)流動(dòng)液體經(jīng)泵由管道經(jīng)過(guò)聚焦腔內(nèi)強(qiáng)力聚焦微波場(chǎng)被輻射滅菌,通過(guò)控制流體的操作過(guò)程(間歇與連續(xù))即可達(dá)到快速殺菌加熱的效果。
- 詳細(xì)介紹:
- 本發(fā)明屬能源領(lǐng)域的節(jié)能減排技術(shù),其為一種利用微波對(duì)連續(xù)流動(dòng)液體輻射加熱進(jìn)行滅菌處理的裝置。微波滅菌原理是利用熱效應(yīng)和生物效應(yīng)聯(lián)合作用殺滅微生物,實(shí)踐證明采用微波裝置顯著節(jié)能,并在在滅菌溫度和時(shí)間、產(chǎn)品品質(zhì)保持和保質(zhì)期方面突顯優(yōu)勢(shì)。該裝置核心設(shè)備包含一個(gè)將微波分解成90°相位差,增加近兩倍瞬時(shí)功率的耦合器,其與另一個(gè)能將微波聚焦環(huán)形耦合器有機(jī)結(jié)合起來(lái)組成一個(gè)微波聚焦腔,對(duì)磁控管發(fā)射出的微波進(jìn)行聚焦,這不僅保證了微波的高效利用,同時(shí)由于微波輻射液體內(nèi)部熱振動(dòng)加劇的特點(diǎn)使加熱滅菌更均勻,很好地避免了導(dǎo)熱式加熱殺菌不均勻不徹底的弊端。由水泵把液體導(dǎo)入聚焦腔內(nèi)液體管道,對(duì)其進(jìn)行殺菌處理后排出。該裝置利用微波的基于高效無(wú)污染新型能源的優(yōu)勢(shì),發(fā)明了能增加近兩倍瞬時(shí)功率的可分解微波相位差成90°耦合器,再集成一個(gè)微波聚焦環(huán)形耦合器,制造出本微波加熱滅菌設(shè)備。該設(shè)備可用于游泳館循環(huán)水凈化處理系統(tǒng)、家居飲水系統(tǒng)、食品加工業(yè)液體滅菌乃至目前全球的棘手問(wèn)題——遠(yuǎn)洋壓艙水的外源物種生物污染處理等領(lǐng)域。本裝置可采用計(jì)算機(jī)智能控制,使用簡(jiǎn)便,體積小,可設(shè)計(jì)成機(jī)載(船載或車(chē)載)系統(tǒng)。本發(fā)明的應(yīng)用將引領(lǐng)一種全新的工作和生活模式,具有極好的推廣前景。
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的: 設(shè)計(jì)并制作一種高效滅菌壓艙水的微波處理裝置。本裝置還可用于洗浴中心水凈化加熱,家庭用水加熱凈化處理系統(tǒng)。 基本思路: 依據(jù)微波波導(dǎo)原理,設(shè)計(jì)了一個(gè)用于微波傳輸?shù)南嗖罘纸怦詈掀?,再集成一個(gè)狹縫分配聚焦耦合器,構(gòu)成一個(gè)具有強(qiáng)力聚焦微波場(chǎng)的微波聚焦腔。連續(xù)流動(dòng)液體經(jīng)泵由管道經(jīng)過(guò)聚焦腔內(nèi)強(qiáng)力聚焦微波場(chǎng)被輻射滅菌。 創(chuàng)新點(diǎn): 首次設(shè)計(jì)并制作出基于兩個(gè)耦合器組合的微波聚焦腔,微波在此聚焦腔內(nèi)形成一個(gè)強(qiáng)力的聚焦微波場(chǎng)。其最大限度減少微波傳導(dǎo)損失,增強(qiáng)了微波輻射滅菌的生物效應(yīng)與熱效應(yīng)。連續(xù)流動(dòng)液體經(jīng)泵由管道經(jīng)過(guò)聚焦腔內(nèi)強(qiáng)力聚焦微波場(chǎng)被輻射滅菌。本發(fā)明的微波聚焦腔作為一個(gè)單元組件,可以通過(guò)多個(gè)單元串聯(lián)組合、并聯(lián)組合或者是兩者的匹配組合方式,構(gòu)成連續(xù)式或間歇式大型滅菌設(shè)備。 關(guān)鍵技術(shù): 在使用總功率不變的前提下,通過(guò)分解耦合器實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)功率增加近兩倍。分解耦合器與狹縫分配聚焦耦合器聯(lián)合使用,實(shí)現(xiàn)了微波熱效應(yīng)與生物效應(yīng)的同時(shí)增加,提高了微波的利用率。 主要技術(shù)指標(biāo): 單模微波,輸出功率0-700W,微波功率密度可達(dá)900W/L,手動(dòng)輸出;處理腔體積達(dá)200ml,采用7管束玻璃管輸出;操作方式可根據(jù)處理量自行設(shè)計(jì),最大滅菌率近100%.單個(gè)設(shè)備滿足殺菌效果80%連續(xù)操作可取流量2520 (L/h);本裝置可串聯(lián)使用;
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本發(fā)明依據(jù)波導(dǎo)原理進(jìn)一步減少損失提高微波利用率,采用自主原始創(chuàng)新的分解耦合器與狹縫分配聚焦耦合器集成耦合構(gòu)成一個(gè)強(qiáng)力的聚焦微波場(chǎng)。其最大限度減少微波傳導(dǎo)損失,增強(qiáng)了微波輻射滅菌的生物效應(yīng)與熱效應(yīng)。這不僅在國(guó)內(nèi)微波輔助設(shè)備設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)首創(chuàng),而且超越了美國(guó)人僅引進(jìn)聚焦耦合器設(shè)計(jì)聚焦腔的技術(shù)方法。這一發(fā)明的應(yīng)用使壓艙水處理領(lǐng)域進(jìn)入全新時(shí)代。這一設(shè)備亦可用于洗浴中心水凈化加熱,家庭用水加熱凈化處理等。在節(jié)能方面通過(guò)本裝置對(duì)700 W磁控管微波效率測(cè)試,其額定耗電量為1000 W,輸出功率為700 W。加熱1kg的水,經(jīng)測(cè)試耗電僅為0.35 kWh。在等值耗能和等值消耗費(fèi)用的條件下,對(duì)同等重量加熱水進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn),其結(jié)果表明本裝置節(jié)電效果相當(dāng)明顯,比電爐節(jié)能70%,比煤氣節(jié)能45%,比傳統(tǒng)的微波爐節(jié)電5%。在減排方面:本裝置的流體微波滅菌不添加化學(xué)藥品,從源頭遏制二次污染,到達(dá)了很好的減排效果。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 1、自主創(chuàng)業(yè) 2、技術(shù)轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 模型
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用說(shuō)明: 首先打開(kāi)流體控制裝置,再打開(kāi)磁控管電源,通過(guò)調(diào)節(jié)流體出口流量與磁控管功率即可滿足不同使用要求。而且間歇操作、連續(xù)操作均可。間歇操作:?jiǎn)蝹€(gè)設(shè)備就可達(dá)到,主要適用于需處理量很小的物流,例如化學(xué)反應(yīng),小加熱爐等;連續(xù)操作:需要幾個(gè)本設(shè)備單元組合聯(lián)用,具體需聯(lián)用方式由具體物流量決定。其適用于處理大量流體時(shí),例如壓艙水,游泳館供水系統(tǒng); 從本裝置特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)分析: 1、設(shè)備占用空間小,可安裝在碼頭,亦可裝載在船體上,靈活方便。2、高效安全:微波聚焦殺菌的方法能保證殺死幾乎所有的微生物,而且節(jié)省電力資源,節(jié)省空間,節(jié)省時(shí)間。3、該設(shè)備不會(huì)引發(fā)二次污染。4、該設(shè)備可以根據(jù)船噸位大小靈活改裝,也可根據(jù)壓艙水質(zhì)靈活選擇合適功率。 市場(chǎng)分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè): 從上述技術(shù)分析我們可以看出,該裝置不僅在壓艙水處理領(lǐng)域有很大的市場(chǎng)前景,而且經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的改裝可在游泳館泳池循環(huán)水殺菌消毒處理、家庭用水的加熱和凈化兩個(gè)領(lǐng)域有更大的市場(chǎng)潛力
同類(lèi)課題研究水平概述
- 國(guó)內(nèi)情況: 在微波輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)中,還未見(jiàn)有基于微波波導(dǎo)傳輸原理設(shè)計(jì)的提高微波利用率和充分殺菌的創(chuàng)新,既殺菌時(shí)存在很多盲區(qū),殺菌不徹底而且利用率不高。例如國(guó)內(nèi)的微波加熱器專(zhuān)利[5],煙臺(tái)凱爾微波系統(tǒng)有限公司的微波殺菌器[6]等等。 國(guó)外情況: 國(guó)外現(xiàn)有微波輔助設(shè)備中,最好的技術(shù)創(chuàng)新便是引進(jìn)了聚焦耦合器制作的聚焦腔,例如美國(guó)培安科技公司的微波輔助化學(xué)反應(yīng)裝置[7]都基于這種設(shè)計(jì)。這樣的設(shè)計(jì)相比于國(guó)內(nèi)來(lái)說(shuō)雖然有了很大的進(jìn)步。但是還是沒(méi)有能夠更充分地利用微波的熱效應(yīng)與生物效應(yīng)。 本裝置相比于國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品和相關(guān)研究課題來(lái)說(shuō): 本裝置的設(shè)計(jì),在國(guó)內(nèi)外微波殺菌加熱產(chǎn)品中屬于首創(chuàng),且超越了國(guó)外的為提高微波利用率時(shí)僅引進(jìn)聚焦耦合器所設(shè)計(jì)聚焦腔的技術(shù)方法。即同時(shí)使用分解耦合器與聚焦耦合器的結(jié)合而組成全新的聚焦腔。實(shí)現(xiàn)了微波熱效應(yīng)與生物效應(yīng)的同時(shí)增加,提高了微波的利用率,在壓艙水處理領(lǐng)域創(chuàng)造了一種全新的設(shè)備,這一設(shè)備亦可用于游泳館或洗浴中心水凈化加熱,家庭用水加熱凈化處理等。