基于Comsol的食品微波加热仿真案例

本文摘要（由AI生成）：

这段文字是关于使用 Comsol 软件进行食品微波加热仿真的案例介绍，包括微波加热的原理、模型简介、物理场边界条件和结果展示等方面。该模型搭建了一个功率为 1kW 的微波加热炉，内部盛放 1 片加热面包，计算面包在 2450MHz 微波条件下的电磁场和温度场分布。通过该模型，可以得到面包电磁场分布、温度场分布和面包表面温度分布线图。

 

1 微波加热

     微波加热（Microwave heating）是利用微波的能量特征对物体进行加热的过程。微波虽然是一种能量形式，但在介质中可以转化为热量。

     材料对微波的反应可以分为四种情况：

   （1）穿透微波；（2）反射微波；

   （3）吸收微波；（4）部分吸收微波。

     微波加热具有加热速度快、热量损失小、操作方便等特点，既可以缩短工艺时间，提高生产率，降低成本，又可以提高产品质量。因此微波加热在杀菌、膨化、真空干燥、肉类食品杀菌熟化等食品加工方面应用极为广泛。

     

图1. 微波加热炉

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模型简介

     本模型搭建了一个功率为1kW的微波加热炉，内部盛放1片加热面包，计算面包在2450MHz微波条件下的电磁场和温度场分布。计算模型和材料参数设置如图2和3所示。

     

图2. 仿真计算模型

     

图3. 仿真材料参数

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物理场边界条件

      边界条件及网格划分的设置如下图4和5所示。

     

图4. 物理场仿真边界条件

     

图5. 网格划分

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结果展示

       微波加热仿真计算得到的面包电磁场分布，温度场分布和面包表面温度分布线图如下所示。

     

图6. 电磁场分布

     

图7. 温度场分布

     

图8. 面包表面温度分布线图