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GB／T 10066.6-2018 电热和电磁处理装置的试验方法 第6部分：工业微波加热装置输出功率的测定方法.pdfGB/T 10066.62018
GB/T 10066.6201
3.21 可用微波输出功率availablemicrowavepoweroutput 在微波发生器组件的输出端口测得的微波输出功率。 3.22 微波工作负载功率microwaveworkloadpower 固定时间段内在微波工作负载内实现目标熔变所需的功率。 注：微波工作负载功率不包括盛装微波工作负载的任何容器的功率损失， 3.23 有效微波功率effectivemicrowavepower 用模拟工作负载代替微波工作负载所测得的微波工作负载功率。 3.24 微波加热设备的电效率electricalefficiencyofmicrowaveheatingequipment 在规定的可用微波输出功率运行情况下，可用微波输出功率与微波加热设备主电路供电电源输入 端的功率之比。 3.25 微波加热装置的加热效率heatingefficiencyofmicrowaveheatinginstallation 在正常运行的功率设置条件下LY/T 2196-2013 野生动物饲养管理技术规程 非洲鸵鸟，微波工作负载功率或有效微波功率与微波加热装置输入功率之比
本部分描述了三种不同的微波功率测量方法。它们的适用性取决于微波频率和功率等级，以及设 是否包括微波发生器组件。 注1：由于频率在20GHz以上的波长是非常短的，持续施加功率可能成为具有短穿透深度的辐照类型，水不可能 用于量热法，且本部分中一些测量微波功率沉积的方法可能不适用。在300MHz的微波频带的低端，加热过 程中负载的微波吸收能力可能是变化很大，可能需要大的负载质量，且代表性的人造液体负载对量热法可能 难以使用。 注2：微波负载的微波吸收能力可变，特别是负载加热不均匀时。因此，宜小心处理按本部分获得的微波工作负载 功率数据或具有替代液体负载的有效微波功率数据。无论如何，功率数据是重要的并且由此有关整体能源利 用效率某些客观因数也成为一个性能因数， 注3：GB/T18800规定了一种测量家用微波炉的微波输出功率的方法。它使用大量的水负载，来补偿容器的热容 量和与环境的热交换。从技术上讲，该方法给出了本部分定义的可用微波输出功率
4.2可用微波输出功率
功率在微波发生器组件的输出端口进行测量（见
4.3微波工作负载功率
用正常负载的量热测量可测定微波工作负载功率（见第6章）。 微波工作负载功率取决于微波工作负载的类型、工作负载的复杂介电常数随温度的变化、任何工作 负载容器或支撑件以及微波应用器或谐振腔的设计。 由于部分或全部下列功率损失机制，可用微波输出功率总是大于微波工作负载功率： 微波发生器的阻抗不匹配； 微波外罩的金属表面损失：
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由在微波外罩中盛装微波工作负载容器的微波透射性有瑕疵以及任何其他辅助件所产生的微 波吸收； 微波外罩的微波泄漏； 交叉耦合造成的功率损失
4.4有效微波功率和效率
本部分只给出量热式测量的原理。所采用的测量仪器和使用方法应符合已知的工程技术要求。水 作为直接或间接吸收功率的物质
5.2直接水负载的功率
重要的是，任何直接吸收功率的水，其微波吸收能力和负载几何形状在实际使用的温度范围内均能 提供具有良好的和基本上与温度无关的阻抗匹配。单位电导率在200μS/cm～600μS/cm之间的氯化 纳溶液应被用于频率低于900MHz的直接吸收。 功率计通常由一段波导组成，波导内装有其内通水并可以使微波穿透的管子。水应充分混和。建 议的水流量约为1L/（min·kW)，但不小于0.5L/（min·kW）。进出水温差应至少为10K。 水的进口温度不应超过35℃，出口温度不应超过60℃。然而，当微波功率等级小于3kW时，水 的进出口温度应在环境温度的两侧，以减少热损失误差， 运行条件下，在上述规定的水温区间内，用具有匹配波导转换的网络分析仪或替代微波发生器组件 的等效测量装置测得的电压驻波比（VSWR）不应超过1.25。 如使用环形器，其隔离应大于20dB，且与具有耗散终端的环行器的阻抗匹配应符合本条款的 规定。 为避免形成可能导致喷发的蒸汽，应对水流量进行监控，例如使用水流量联锁开关， 水中消耗的功率可直接测量或与经校准的热水标准比较而得。 测量只应在水流量稳定，且微波发生器和负载运行在稳定的条件下进行。应使用高精度的温度计 和流量计，以保证输出功率的测量准确度不差于5%。 可用微波功率输出P按式（1）计算
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假负载是一种与发生器匹配的低电抗电阻器，用于功率衰减，它可用空气自然对流冷却、强迫风冷 或水冷。假负载通常用50W的同轴馈线或TE10波导管与微波发生器或发生器组件连接。低功率等 级时使用空气自然对流，较高功率（高至2kW)时可使用强道风冷。 注：适用的两端口假负载市场上有售，供有经校正的插入损耗为一30dB～一60dB，适用于市售功率计在假负载的 输出端口使用， 有必要使用高精度的元件和仪器，以确保输出功率测量的准确度不差于5%
6微波工作负载功率测定
本试验仅适用于试验过程中正常负载的比热和温升严格按规定。另外，应能准确地测量处理后的 平均温升。如果怀疑试验的最终结果的准确度差于5%，则应采用第5章或第7章中规定的方法。 注：通常情况下，按本条规定的准确试验只能在连续处理可泵抽的工作负载过程中实施。只有当这些负载微波特 性类似于正常负载时，它们才具有代表性。 要对微波工作负载的输人温度T（℃）进行测量。在稳态处理过程中，将在微波加热设备中处理 了预定时间1（s)的合适长度的微波工作负载快速取出作为样品，并提供热保温。然后通过强迫对流 搅拌或搓揉样品）或内部热传导达到温度平衡，之后测量样品的输出温度T。和质量m。其比热c已 被预先测定。 微波工作负裁功率卫根据式（2）计算
Pw 微波工作负载功率，单位为瓦特（W）； To 输出温度，单位为摄氏度（℃）； Ti 输人温度，单位为摄氏度（℃）； C 工作负载的比热，单位为焦耳每千克开尔文[J/（kg·K)] m 样品质量，单位为千克（kg）； 处理时间，单位为秒（s)。在该时间段后把质量为m的样品从微波加热设备中取出。
本条规定的试验适用于当正常负载的比热不好确定、由不同物料组成或因其他原因其处理过程不 适合根据第6章的规定进行功率测定的情况。为了得到合理的类似于正常负载微波吸收特性的介电性 能和儿何形状，正常负载被模拟负载代替。 在对所选择的模拟负载的代表性不能确定时，应用网络分析仪来确定其与正常负载的阻抗不匹配 情况或应使用合适的替代品分别作为微波工作负载和模拟负载。除非在处理过程中正常负载的微波吸 收能力很难表征或变化显著，由此引起的反射功率的计算偏差不宜超过被传输功率的10%。估算的准 确度应与计算的有效微波功率一起提出。 除非有明确规定或制造商同意，测量装置，包括工作负载容器，不应受电磁场的影响。应参考本部 分，应在文件中详述选择的测量方法和结果。在预期使用期间，加载条件的变化通常会影响微波加热设 备的效率，对此应给出说明
7.2开口容器水负载测定法
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水应放置在薄壁开口容器中，容器由微波透射材料制成。 水量应以其所暴露的每千瓦微波发生器功率至少0.5L计，水柱的高度应至少为25mm。除非制 造商规定了特定模式，容器宜间距分布，使微波外罩内至少40%的可用区域被覆盖。 由于多个微波发生器或微波发生器组件之间交叉耦合的可能影响，试验应在许多微波发生器或微 波发生器组件同时运行时进行，且微波外罩内大量面积被容器覆盖，任何这样的影响都被包括在测试结 果中。 注：间歇式设备以及具有多种模式或辐照特性的和用于处理明显高于50mm的负载的设备，可用单个或多个容器 （每个盛几升水）进行试验， 由于每吸收1kW微波功率时，每升水每分钟大约升温14K，试验的处理时间通常比正常负载的要 短很多，这是为了避免对环境的热损失，尤其是通过蒸发的热损失。应注意有可能无法获得稳定状态， 应对由此产生的任何可能误差进行记录。 由水加热的容器某些部分的热容量应用于修正有效微波功率的计算，可用储存在容器中的热能进 行修正
.3开口容器水负载升温和汽化测定法
本方法适用于在水负载功率测定过程中水的汽化无法避免的情况，如在真空微波干燥设备中或在 高原地区进行水负载试验。试验的基本要求同7.2，但补充如下： 在试验期间，水从起始温度升至沸点以及随后部分水汽化总共所需有效微波功率P。按式（3) 计算：
式中： P。 有效微波功率，单位为干瓦（kw）； C 液态水的比热，c=1kcal/（kg·℃）； T 水的沸点温度与水的初始温度之差，单位为摄氏度（℃）； m 初始装入的总水量，单位为千克（kg）； m 剩余水量，单位为千克（kg）； Q 水在沸点温度的汽化热，单位为千卡每千克（kcal/kg）； 860 热能转换为电能的系数，单位为千卡每千瓦时[kcal/（kW·h)]； t 试验时间，单位为小时（h）。 注1：在不同气压（不同海拔高度和不同腔内真空度)下，水的沸点是不同的，水的热力性质参见附录B。常压下水 的沸点是100℃。 注2：水在不同沸点时的汽化热也是不同的。常压下水的沸点（100℃）汽化热是539kcal/kg。 试验应在微波加热设备正常运行在额定功率条件下进行。 试验时间约30min~60min。 试验用总水量约按2kg/kW计，每个开口容器的装水量应相同，其摆放位置应根据设备腔体进行 理布置， 在真空状态下，水的沸点很低，如真空度为0.008MPa状态下水的沸点约41.5℃，这就大大减少了 验期间微波加热设备的积蓄热和对环境的热损失，有利于测量准确度的提高。但腔内气压的高低会 汽化量有一定的影响，试验期间宜将抽气量维持在能及时排出水蒸气的最低值。有效微波功率测定 推确度应不差于10%
式中： P。 有效微波功率，单位为干瓦（kw）； C 液态水的比热，c=1kcal/（kg·℃）； T 水的沸点温度与水的初始温度之差，单位为摄氏度（℃）； m 初始装入的总水量，单位为千克（kg）； m 剩余水量，单位为千克（kg）； Q 水在沸点温度的汽化热，单位为千卡每千克（kcal/kg）； 860 热能转换为电能的系数，单位为千卡每千瓦时[kcal/（kW·h)]； t 试验时间，单位为小时（h）。 注1：在不同气压（不同海拔高度和不同腔内真空度）下，水的沸点是不同的，水的热力性质参见附录B。常压下水 的沸点是100℃。 注2：水在不同沸点时的汽化热也是不同的。常压下水的沸点（100℃）汽化热是539kcal/kg。 试验应在微波加热设备正常运行在额定功率条件下进行。 试验时间约30min~60min。 试验用总水量约按2kg/kW计，每个开口容器的装水量应相同，其摆放位置应根据设备腔体进行 理布置， 在真空状态下，水的沸点很低，如真空度为0.008MPa状态下水的沸点约41.5℃，这就大大减少了 验期间微波加热设备的积蓄热和对环境的热损失，有利于测量准确度的提高。但腔内气压的高低会 汽化量有一定的影响，试验期间宜将抽气量维持在能及时排出水蒸气的最低值。有效微波功率测定 准确度应不差于10%
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注1：在频率低于或甚至在工业、科学和医疗（ISM)频率2450MHz时，水的实际介电常数很高且其损耗因子可能 太低而不宜作为正常负载功率吸收特性的代表。在2450MHz时，漆加氯化钠可能会导致边缘过热和随后 由蒸发引起的功率损失。此外，相比具有较低的实际介电常数和更不平整的顶表面的微波工作负载，水的高 实际介电常数可能会由于在其表面更强的波反射而导致减少功率吸收。 特别是在微波加热设备具有分高的多个微波应用器且每个应用器有一个或几个微波发生器或微波发生器组 件为其传送几千瓦的可用微波输出功率以及用于小型微波工作负载的干燥或类似处理时，建议使用具有低实 际介电常数和良好微波吸收能力的液体。 注2：可使用甘油。工业甘油约含15%的水，可被接受，但宜检查其热参数。 在对频率从434MHz~5800MHz的全部ISM频段且温度高达50℃时，异丙醇具有良好的微波性能（低的 实际介电常数、高的微波吸收率）。其在常压下的沸点为82℃，比热c为2560J/（kg·K）。由于其闪点低 需小心使用， 可用每个盛装合适量的损耗性介电液体的，较为平坦、薄壁和密封的塑料袋来代替开口容器。建议 的液体平均高度为15mm～30mm，且袋中的空气尽可能少。在2450MHz，每袋的液体容量应至少 为200mL；发生器频率为5800MHz时容量应少一些，发生器频率低于1000MHz时容量应多一些。 袋的温度应被冷却到5℃～10℃之间。在即将被放入微波外罩之前，对其进行探合并用一个被折 叠袋覆盖的小传感器测量其输人温度T： 微波加热的最高温度约为40℃；建议进行预测试。然后将袋从微波外罩中取出，和之前一样对袋 次揉合并测量输出温度Tu 然后用式（2）计算有效微波功率P。
8.1可用微波输出功率测量
可用微波输出功率的测量应根据第5章的规定，如果微波加热设备没有从微波发生器的传输线输 出端口，该发生器应单独进行试验， 注1：第5章的测量结果不包括任何由于微波发生器的阻抗不匹配引起的显著微波损失以及应用器或谐振腔的金 属壁上的损失。因此，微波工作负载功率（第6章），尤其是有效微波功率（第7章)将较低。 注2：磁控管生产商供有一些用于磁控管测试和性能评估的规程，要使用特定的标准波导作过渡。然而，与实际微 波加热设备的电源相比，在生产商规程中规定的电源可能具有不同的输出电流曲线。这可能会导致不同的磁 挖管效率。
8.2装置输入总功率测量
微波加热装置输入总功率的测量，应在规定的可用微波输出功率运行情况下，分别在下列微波加热 设备主电路以及附属设备的供电电源的输人端测量： 微波加热设备主电路，提供主电路给微波发生器供电的曲线； 阴极灯丝加热电路（其功率可能会随输出功率的设置而变化）； 任何发生器运行所需的其他直接电路，如电磁体； 所有控制电路，包括接触器； 额外的电力消耗，如微波工作负载传送设备、照明、水泵、真空泵、空气冷却风扇和阀门。 其他消耗单独列出，但不包括在效率值中
8.3微波加热设备电效率
微波加热设备电效率为按8.1测得的可用微波输出功率与按8.2测得的微波加热设备主电路 源输入端测得的功率之比。
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8.4微波加热装置加热效率
本条适用于下列用途的微波加热设备： 间歇式作业时，打开应用器门时停止微波发生器或微波发生器组件并且微波加热设备进入待 机运行； 连续式作业时，负载流中断时自动停止微波发生器或微波发生器组件同时微波加热设备进入 待机运行。 在预定程序时间周期后，待机运行可自动发生在附加电源和其他消耗的二次关停后，那时需要手动 重启或导致延迟重启微波加热设备。这种二次模式被标记为休眠模式。 待机模式下的功耗测量应包括第8章的所有项目。另外，在运行时，传送机电机和负载泵的功率消 笔也应包括在内。 如果预定时间后设备自动关停或进人休眠模式，对此应作记录并测量这种模式下的上述各种电 功率。
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DB31 2017-2013 食品安全地方标准 发酵肉制品生产卫生规范本部分与IEC61307:2011相比的结构变化情况
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表B.1水的热力性质
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