微波干燥方式相对于传统热风干燥方式具有加热效率高、节约能源、环保等优点;同时其独特的加热特点和干燥机理,为物料的干燥提供了多种加工工艺。微波作为一种清洁能源,完全满足当前社会的需求,其广阔的应用范围,影响着人类生活的方方面面。微波干燥设备的生产与开发,大大提高了工业上的生产效率,节约了大量的劳动成本。工业4.0时代的到来,意味着制造业的自动化与智能化,微波干燥设备的研究更趋完善,微波干燥的效果也就越来越高。微波干燥腔体是微波干燥系统的关键结构。微波干燥过程中,电磁能不断地转化为热能,并且耗散在物料中。为了提高微波能的热转换效率及温度场分布的均匀性,须研究电磁场分布和微波干燥腔结构的关系,从而对微波干燥腔体进行结构优化。为此,本论文主要工作如下:1.应用麦克斯韦方程组研究了微波干燥腔内电场模型,利用傅里叶定理建立了微波干燥的传热模型。利用有限元法研究了微波加热干燥的电磁模型的数值解法,采用变分方法推导了剖分单元的线性插值函数。2.为提高微波干燥的电磁场及温度场的均匀性,对微波干燥腔体结构优化进行了研究。利用有限元软件COMSOL Multiphysics对腔体场结构进行了电磁仿真。研究了波导口位置、加载介质大小对微波加热效率的影响。通过腔体内电场分布以及最大电场强度的分析,得出了腔体的宽度、深度及高度等结构参数的优化原则。3.提出了微波干燥物料系统的设计思路,根据所需干燥物料的种类不同,改进了进料装置、传送装置以及升降装置,实现了每个装置的独立控制及独立拆装。通过各个控制模块的组合及控制系统的合理选择,实现了整个物料干燥系统连续化、自动化生产。4.采用土豆作为微波干燥物料,在不同功率下进行了微波干燥实验研究。分析了加热后土豆的传质规律,测试了其在不同火力下的失水速率及出炉温度,得到了微波加热功率对失水速率的影响规律,验证了仿真的正确性。