苏晓峰等：微波加热金属液体的实验研究 ·1587 1600m (a) (b) 1600 1400 1400 1200 期1200 1000 1000 0 5001000150020002500 0 500100015002000 时间s 时间/s 1600 (c) 1580 (d) 1560 1400 1540 铁块质量 -500g -1000g ￥1200 91520 1500g 1500 1000 1480 1460 800 1440 05001000150020002500300035004000 0250500750100012501500 时间s 时间/s 图5微波直接加热不同质量铁液的升温曲线.(a)500g:(b)1000g:(c)1500g:(d)>1450℃阶段.不同质量铁液升温曲线 Fig.5 Heating curves of different quality molten irons with microwave power of 4 kW:(a)500 g;(b)1000 g;(c)1500 g;(d)heating curve of molten iron of different quality above 1450 C 023℃s和0.17℃s,1000g铁液1450℃前后 1600 的升温速度为0.28℃s和0.21℃s;1500g铁液 升温速度相对较慢，1450℃前后的平均升温速度 1500 为0.11℃s1和0.03℃s.其中1000g铁液的升 1400 温速度与以间接加热方式加热时的升温速度较为 微波功率 接近，表明微波以直接加热方式加热金属液可以 1300 4kW 达到或接近间接加热的效果；而500g和1500g铁 2kW 液的加热速度明显低于间接加热的升温速度 1200 对比分析微波以直接加热方式加热不同质量 -5000 500100015002000250030003500 铁液的升温速度，发现铁液质量对加热效果的影 时间/s 响较复杂，升温速度和质量没有明显的线性关系， 图6不同微波功率下1000g铁液的升温曲线 这反映了微波直接加热时，铁液的升温速度除了 Fig.6 Temperature rise curves of 1000 g iron melt under different microwave powers 受铁液质量因素影响外，还有许多其他影响因素， 如铁液表面积、趋肤深度、微波场强分布等，这些 由于实验操作的原因，不能保证铁液的初始 因素并不与铁液质量成线性关系，因此微波以直 温度相同，但每次实验时铁液的温度均超过1200℃， 接加热方式加热金属液时，升温速度并非与金属 大于实验用铁的熔点1162℃，因此可以确定微波 液质量成线性关系 直接加热实验时铁的初始状态为液态.图6结果 2.2.2微波功率对加热效果的影响 表明，铁液的升温速度随着微波功率的降低而下 分别采用1、2、3和4kW微波功率对1000g 降.功率为4kW时，铁液在1450℃前后的升温速 铁液进行直接加热实验，实验结果如图6所示. 度分别为0.28℃s和021℃s;功率为3kW0.23 ℃·s−1 和 0.17 ℃·s−1 ， 1000 g 铁液 1450 ℃ 前后 的升温速度为 0.28 ℃·s−1 和 0.21 ℃·s−1 ；1500 g 铁液 升温速度相对较慢，1450 ℃ 前后的平均升温速度 为 0.11 ℃·s−1 和 0.03 ℃·s−1 . 其中 1000 g 铁液的升 温速度与以间接加热方式加热时的升温速度较为 接近，表明微波以直接加热方式加热金属液可以 达到或接近间接加热的效果；而 500 g 和 1500 g 铁 液的加热速度明显低于间接加热的升温速度. 对比分析微波以直接加热方式加热不同质量 铁液的升温速度，发现铁液质量对加热效果的影 响较复杂，升温速度和质量没有明显的线性关系， 这反映了微波直接加热时，铁液的升温速度除了 受铁液质量因素影响外，还有许多其他影响因素， 如铁液表面积、趋肤深度、微波场强分布等，这些 因素并不与铁液质量成线性关系，因此微波以直 接加热方式加热金属液时，升温速度并非与金属 液质量成线性关系. 2.2.2    微波功率对加热效果的影响 分别采用 1、2、3 和 4 kW 微波功率对 1000 g 铁液进行直接加热实验，实验结果如图 6 所示. 由于实验操作的原因，不能保证铁液的初始 温度相同，但每次实验时铁液的温度均超过 1200 ℃， 大于实验用铁的熔点 1162 ℃，因此可以确定微波 直接加热实验时铁的初始状态为液态. 图 6 结果 表明，铁液的升温速度随着微波功率的降低而下 降. 功率为 4 kW 时，铁液在 1450 ℃ 前后的升温速 度分别 为 0.28 ℃·s−1 和 0.21 ℃·s−1；功率 为 3  kW 500 g 1000 g 1500 g 铁块质量 1600 1400 1200 1000 温度/°C 1600 1400 1200 1000 温度/°C 温度/°C 1600 1400 1200 1000 800 温度/°C 1580 1560 1540 1520 1500 1480 1460 1440 0 500 1000 1500 2000 2500 时间/s 0 500 1000 1500 2000 时间/s 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 时间/s 时间/s 0 250 500 750 1000 1250 1500 (a) (b) (c) (d) 图 5    微波直接加热不同质量铁液的升温曲线.（a）500 g；（b）1000 g；（c）1500 g；（d）>1450 ℃ 阶段，不同质量铁液升温曲线 Fig.5    Heating curves of different quality molten irons with microwave power of 4 kW: (a) 500 g; (b) 1000 g; (c) 1500 g; (d) heating curve of molten iron of different quality above 1450 ℃ 1600 1500 1400 1300 1200 温度/°C −500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 时间/s 4 kW 3 kW 2 kW 1 kW 微波功率 图 6    不同微波功率下 1000 g 铁液的升温曲线 Fig.6     Temperature  rise  curves  of  1000  g  iron  melt  under  different microwave powers 苏晓峰等： 微波加热金属液体的实验研究 · 1587 ·