槽波導諧振腔微波化學反應器的優(yōu)化設計.pdf

1、乙烯和乙炔是化學工業(yè)中最重要的基礎原料，隨著石油資源的日益匱乏，利用天然氣生成乙烯和乙炔已經(jīng)成為當今世界研究的熱點。由于傳統(tǒng)法甲烷制C2炔需要高溫、高能，故無產(chǎn)業(yè)化前景；而利用微波化學方法從甲烷偶聯(lián)制C2炔有著明顯的優(yōu)越性。但目前的微波化學實驗主要是在矩形波導或矩形波導構成的諧振腔內(nèi)進行的，從而存在微波化學反應用諧振腔體積小，C2炔產(chǎn)量低等缺陷。針對這種缺陷，本論文提出了槽波導諧振腔結構的微波化學反應器，并對槽波導諧振腔微波化學反應器進

2、行了詳細分析和優(yōu)化。本論文的研究內(nèi)容有主要以下兩點：
　　 1.在中心頻率為2.45GHz的條件下，利用橫向諧振法分別對矩形和圓形槽波導的色散特性進行理論分析推導，得到相應的色散方程。并利用MATLAB軟件編程計算，得到矩形和圓形槽波導的截止特性和波導波長，通過與其他文獻的比較，驗證了本文求解槽波導傳輸特性的方法和編程計算的正確性和有效性。另外，還利用MATLAB軟件編程對矩形和圓形槽波導諧振腔進行優(yōu)化設計，得到其歸一化截止波長

3、趨于一個穩(wěn)定值時所對應的腔體結構尺寸。
　　 2.根據(jù)理論分析，在中心頻率為2.45GHz，功率為1W條件下，利用基于有限元法的HFSS軟件分別對矩形和圓形槽波導諧振腔微波化學反應器進一步優(yōu)化設計。從仿真計算結果來看，不僅驗證了橫向諧振法求解結果的正確性，而且得到最優(yōu)結構尺寸的微波化學反應器。在最優(yōu)結構尺寸下，矩形槽波導諧振腔微波化學反應器內(nèi)的最大電場強度可達到104V/m，且區(qū)域較大；而圓形槽波導諧振腔微波化學反應器內(nèi)的最大電