Abstract Use of advanced microwave technology for biodiesel production from vegetable oil is a relatively new technology. Microwave dielectric heating increases the process efficiency and reduces reaction time. Microwave heating depends on various factors such as material properties (dielectric and thermo-physical), frequency of operation and system design. Although lab scale results are promising, it is important to study these parameters and optimize the process before scaling up. Numerical modeling approach can be applied for predicting heating and temperature profiles including at larger scale. The process can be studied for optimization without actually performing the experiments, reducing the amount of experimental work required. A basic numerical model of continuous electromagnetic heating of biodiesel precursors was developed. A finite element model was built using COMSOL Multiphysics 4.2 software by coupling the electromagnetic problem with the fluid flow and heat transfer problem. Chemical reaction was not taken into account. Material dielectric properties were obtained experimentally, while the thermal properties were obtained from the literature (all the properties were temperature dependent). The model was tested for the two different power levels 4000 W and 4700 W at a constant flow rate of 840ml/min. The electric field, electromagnetic power density flow and temperature profiles were studied. Resulting temperature profiles were validated by comparing to the temperatures obtained at specific locations from the experiment. The results obtained were in good agreement with the experimental data.

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连续流微波辅助酯交换过程的多物理场数值模拟

摘要 利用先进的微波技术从植物油中生产生物柴油是一项相对较新的技术。微波介电加热可提高工艺效率并缩短反应时间。微波加热取决于多种因素，例如材料特性（介电和热物理）、操作频率和系统设计。尽管实验室规模的结果很有希望，但重要的是在扩大规模之前研究这些参数并优化过程。数值建模方法可用于预测包括更大规模的加热和温度曲线。无需实际执行实验即可研究该过程以进行优化，从而减少所需的实验工作量。开发了生物柴油前体连续电磁加热的基本数值模型。使用 COMSOL Multiphysics 4.2 软件通过将电磁问题与流体流动和传热问题耦合，构建了一个有限元模型。没有考虑化学反应。材料介电特性是通过实验获得的，而热特性是从文献中获得的（所有特性都依赖于温度）。该模型在 840 毫升/分钟的恒定流速下针对两个不同的功率级别 4000 W 和 4700 W 进行了测试。研究了电场、电磁功率密度流和温度曲线。通过与在特定位置从实验获得的温度进行比较来验证所得温度曲线。所得结果与实验数据吻合良好。2 软件通过耦合电磁问题与流体流动和传热问题。没有考虑化学反应。材料介电特性是通过实验获得的，而热特性是从文献中获得的（所有特性都依赖于温度）。该模型在 840 毫升/分钟的恒定流速下针对两个不同的功率级别 4000 W 和 4700 W 进行了测试。研究了电场、电磁功率密度流和温度曲线。通过与在特定位置从实验获得的温度进行比较来验证所得温度曲线。所得结果与实验数据吻合良好。2 软件通过耦合电磁问题与流体流动和传热问题。没有考虑化学反应。材料介电特性是通过实验获得的，而热特性是从文献中获得的（所有特性都依赖于温度）。该模型在 840 毫升/分钟的恒定流速下针对两个不同的功率级别 4000 W 和 4700 W 进行了测试。研究了电场、电磁功率密度流和温度曲线。通过与在特定位置从实验获得的温度进行比较来验证所得温度曲线。所得结果与实验数据吻合良好。材料介电特性是通过实验获得的，而热特性是从文献中获得的（所有特性都依赖于温度）。该模型在 840 毫升/分钟的恒定流速下针对两个不同的功率级别 4000 W 和 4700 W 进行了测试。研究了电场、电磁功率密度流和温度曲线。通过与在特定位置从实验获得的温度进行比较来验证所得温度曲线。所得结果与实验数据吻合良好。材料介电特性是通过实验获得的，而热特性是从文献中获得的（所有特性都依赖于温度）。该模型在 840 毫升/分钟的恒定流速下针对两个不同的功率级别 4000 W 和 4700 W 进行了测试。研究了电场、电磁功率密度流和温度曲线。通过与在特定位置从实验获得的温度进行比较来验证所得温度曲线。所得结果与实验数据吻合良好。研究了电场、电磁功率密度流和温度曲线。通过与在特定位置从实验获得的温度进行比较来验证所得温度曲线。所得结果与实验数据吻合良好。研究了电场、电磁功率密度流和温度曲线。通过与在特定位置从实验获得的温度进行比较来验证所得温度曲线。所得结果与实验数据吻合良好。