Continuous microwave heating has the potential to revolutionize processing operations in which high energy densities per unit volume are required. The adoption of microwave heating for large scale commercial application has been hampered by a lack of reliable information on the temperature distribution during heating of pumpable fluids. This study represents an initial attempt to design a system that quantifies the temperature distribution during continuous microwave heating and its relationship with processing tube surface temperature distribution. The novel measurement system designed consisted of a semi-rigid thin axial support system on which fiber optic probes were attached at different lengths in the microwave heating cavity. Inlet, outlet and in-line longitudinal temperatures were monitored during continuous flow microwave heating (1.5 kW, 2.5 kW, 3.5 kW, and 4.5 kW) of water of three different salinities (0 ppt, 15 ppt, and 30 ppt) at a flow rate of 1.6 l/min. Inlet and exit temperatures were measured using standard thermocouples; in line temperatures were determined using fiber optic temperature probes. The surface temperature distribution of the applicator tube was measured using an infrared camera. Results showed that fiber optic-based internal temperatures were 10°C higher than observed external infrared temperatures for fresh water and 14.6°C higher for 30 ppt salt water. The measurement system and method presented are intended to provide experimental validation of numerical models of continuous flow microwave heating, as well as to help develop empirical models of temperature distribution under varying processing parameters.

中文翻译：

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采用红外成像和光纤技术的可泵送流体连续流动微波加热温度分布测量系统的设计

连续微波加热有可能彻底改变需要每单位体积高能量密度的加工操作。由于缺乏关于可泵送流体加热过程中温度分布的可靠信息，微波加热在大规模商业应用中的应用受到了阻碍。这项研究代表了设计一个系统的初步尝试，该系统可以量化连续微波加热过程中的温度分布及其与加工管表面温度分布的关系。设计的新型测量系统由半刚性薄轴向支撑系统组成，在该系统上，光纤探头以不同长度连接在微波加热腔中。在连续流动微波加热（1.5 kW，2.5 kW、3.5 kW 和 4.5 kW）三种不同盐度（0 ppt、15 ppt 和 30 ppt）的水，流速为 1.6 l/min。入口和出口温度使用标准热电偶测量；在线温度是使用光纤温度探头确定的。使用红外相机测量涂抹器管的表面温度分布。结果表明，对于淡水，基于光纤的内部温度比观察到的外部红外温度高 10°C，对于 30 ppt 盐水则高 14.6°C。所提出的测量系统和方法旨在提供连续流动微波加热数值模型的实验验证，以及帮助开发不同工艺参数下温度分布的经验模型。5 kW) 三种不同盐度（0 ppt、15 ppt 和 30 ppt）的水，流速为 1.6 l/min。入口和出口温度使用标准热电偶测量；在线温度是使用光纤温度探头确定的。使用红外相机测量涂抹器管的表面温度分布。结果表明，对于淡水，基于光纤的内部温度比观察到的外部红外温度高 10°C，对于 30 ppt 盐水则高 14.6°C。所提出的测量系统和方法旨在提供连续流动微波加热数值模型的实验验证，以及帮助开发不同工艺参数下温度分布的经验模型。5 kW) 三种不同盐度（0 ppt、15 ppt 和 30 ppt）的水，流速为 1.6 l/min。入口和出口温度使用标准热电偶测量；在线温度是使用光纤温度探头确定的。使用红外相机测量涂抹器管的表面温度分布。结果表明，对于淡水，基于光纤的内部温度比观察到的外部红外温度高 10°C，对于 30 ppt 盐水则高 14.6°C。所提出的测量系统和方法旨在提供连续流动微波加热数值模型的实验验证，以及帮助开发不同工艺参数下温度分布的经验模型。入口和出口温度使用标准热电偶测量；在线温度是使用光纤温度探头确定的。使用红外相机测量涂抹器管的表面温度分布。结果表明，对于淡水，基于光纤的内部温度比观察到的外部红外温度高 10°C，对于 30 ppt 盐水则高 14.6°C。所提出的测量系统和方法旨在提供连续流动微波加热数值模型的实验验证，以及帮助开发不同工艺参数下温度分布的经验模型。入口和出口温度使用标准热电偶测量；在线温度是使用光纤温度探头确定的。使用红外相机测量涂抹器管的表面温度分布。结果表明，对于淡水，基于光纤的内部温度比观察到的外部红外温度高 10°C，对于 30 ppt 盐水则高 14.6°C。所提出的测量系统和方法旨在提供连续流动微波加热数值模型的实验验证，以及帮助开发不同工艺参数下温度分布的经验模型。使用红外相机测量涂抹器管的表面温度分布。结果表明，对于淡水，基于光纤的内部温度比观察到的外部红外温度高 10°C，对于 30 ppt 盐水则高 14.6°C。所提出的测量系统和方法旨在提供连续流动微波加热数值模型的实验验证，以及帮助开发不同工艺参数下温度分布的经验模型。使用红外相机测量涂抹器管的表面温度分布。结果表明，对于淡水，基于光纤的内部温度比观察到的外部红外温度高 10°C，对于 30 ppt 盐水则高 14.6°C。所提出的测量系统和方法旨在提供连续流动微波加热数值模型的实验验证，以及帮助开发不同工艺参数下温度分布的经验模型。