论文标题：High-efficiency and uniformity continuous-flow microwave heating system based on impedance gradient structure

期刊：Frontiers of Chemical Science and Engineering

作者：Jingxin Du, Jiahui Cai, Juxiang Tang, Hua Zhang, Shu Peng, Tao Hong , Huacheng Zhu

发表时间：21 Jun 2025

DOI：10.1007/s11705-025-2601-y

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连续流微波辅助加热在化学工程领域已得到广泛应用。流体加热的常用方法是在谐振腔内设置一根管道（即“腔内管”加热法），但由于不同流体的介电特性具有温度依赖性，难以维持高加热效率，且流体温度通常分布不均匀。本研究基于阻抗梯度设计，提出了一种多层环形结构—该结构包裹一根内部填充多孔材料的管道，旨在实现高加热效率与温度均一性。研究建立了包含电磁场、流体传热及自由/多孔介质流动的多物理场模型，用于模拟连续流微波加热过程，并对多层环形结构的尺寸进行了优化与制备。进行了能量利用效率实验与连续加热实验，结果表明：对于不同浓度的乙醇水溶液，所提模型的加热效率均超过90%，且相较于其它加热模型，能维持更高的温度均一性。此外，研究还探究了管道介电常数与多孔材料孔隙率对加热效率的影响，以验证所提模型的稳定性。

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引用格式

Jingxin Du, Jiahui Cai, Juxiang Tang, Hua Zhang, Shu Peng, Tao Hong, Huacheng Zhu. High-efficiency and uniformity continuous-flow microwave heating system based on impedance gradient structure. Front. Chem. Sci. Eng., 2025, 19(9): 88 DOI:10.1007/s11705-025-2601-y

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