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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
小類(lèi)：
能源化工
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。

作品圖片

  • 新型高效連續(xù)流體微波滅菌裝置
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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。
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