[發明專利]利用微波加熱技術的醫療廢物含水率檢測裝置及檢測方法

有效

• 申請號: 201911026882.8
• 申請日: 2019-10-26
• 公開（公告）號: CN110609045B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 胡志超;王輝;鄭曉靜
• 申請（專利權）人: 河南極速環保有限公司
• 主分類號: G01N22/04
• 分類號: G01N22/04
• 代理公司: 鄭州隆盛專利代理事務所(普通合伙) 41143
• 代理人: 王年年

1.一種利用微波加熱技術的醫療廢物含水率檢測裝置，其特征在于：該檢測裝置包括機械單元以及用于控制機械單元的控制單元；

所述機械單元包括用于檢測醫療廢物含水率的物料儲藏艙（1），物料儲藏艙（1）的頂部開口處設有撕碎機（2），物料儲藏艙（1）的一側內部設有帶壓料器（3）的液壓缸（4），物料儲藏艙（1）的另一側設有卸料門（5）；

所述控制單元包括控制單元（6），控制單元（6）的信號輸出端分別與若干個微波發射部和數據處理單元（7）相連，若干個微波發射部分別各自對應設置有溫度傳感器單元（8），所述微波發射部包括計時器（9）和微波發射單元（10），計時器（9）和溫度傳感器單元（8）分別與控制單元（6）的信號輸入端相連，所述數據處理單元（7）的信號輸出端與顯示屏（11）相連，所述控制單元（6）、數據處理單元（7）、溫度傳感器單元（8）、計時器（9）、微波發射單元（10）和顯示屏（11）分別與供電模塊（12）相連。

2.根據權利要求1所述的利用微波加熱技術的醫療廢物含水率檢測裝置，其特征在于：所述若干個微波發射單元（10）分別設置在物料儲藏艙（1）外底部靠近前端和末端處，物料儲藏艙（1）的前表面和下表面下部與微波發射單元（10）相對應的位置上設有溫度傳感器單元（8）。

3.根據權利要求1所述的利用微波加熱技術的醫療廢物含水率檢測裝置，其特征在于：所述若干個微波發射單元（10）與各自相對應的溫度傳感器單元（8）的安裝角度和距離均相同。

4.根據權利要求1所述的利用微波加熱技術的醫療廢物含水率檢測裝置，其特征在于：所述物料儲藏艙（1）為能完全反射微波的金屬材質，微波發射單元（10）相對應的物料儲藏艙（1）殼體處設有透射板（13），透射板（13）的材質為陶瓷。

5.一種如權利要求1-4所述的利用微波加熱技術的醫療廢物含水率檢測裝置的檢測方法，其特征在于：該檢測方法包括標定方法以及含水率測定方法；

所述標定方法包括選取已知重量的醫療廢物，醫療廢物重量Z，醫療廢物的含水率為M，提前設定溫度差為T，微波發射部為n組，單個微波發射單元的發射功率為P；其具體操作方法如下：

步驟1：通過撕碎機（2）將已知重量Z和含水率M的醫療廢物撕碎并堆放在物料儲藏艙（1）內；在撕碎機（2）撕碎醫療廢物的過程中，撕碎的醫療廢物被混雜成均勻分布的狀態；

步驟2：帶壓料器（3）的液壓缸（4）工作，液壓缸（4）伸出，壓縮撕碎的醫療廢物，使撕碎的醫療廢物充滿物料儲藏艙（1）的空間內，記錄壓料器（3）的位移ΔL即可知當前醫療廢物的體積，通過已知醫療廢物重量Z和醫療廢物的體積，能夠得出當前醫療廢物的堆積密度d；

步驟3：通過溫度傳感器單元（8）記錄當前物料儲藏艙（1）內醫療廢物的溫度T1，提前設定溫度差為T，得出目標溫度為T2；同時啟動n個微波發射單元（10），并通過相對應的n個計時器（9）進行計時，溫度傳感器單元（8）實時檢測前物料儲藏艙（1）內醫療廢物的溫度變化情況；

步驟4：當第一組溫度傳感器單元（8）檢測到物料溫度變化值升至T2時，立即使微波發射單元（10）停止發射微波，相對應的計時器（9）將記錄的時長數據反饋至控制單元（6），此時計時器（9）記錄的時間為S1；

步驟5：除第一組外的溫度傳感器單元（8）分別檢測到物料溫度變化值升至T2時，使相對應的微波發射單元（10）停止發射微波，相對應的計時器（9）將記錄的時長數據反饋至控制單元（6），此時計時器（9）記錄的時間分別為S1、S2、S3...Si...Sn；控制單元（6）計算出所有微波發射單元的平均加熱時長S=/n；

上述步驟1-步驟5加熱檢測過程中，所有n組微波發射單元消耗的總電能Q為：

一

式中，n—微波發射單元和溫度感應模塊的組數；

P—單個微波發射單元的功率；

S—n組微波發射單元的平均加熱時間，由上述步驟5測量得到；

t—加熱前后物料平均溫度差，步驟1-步驟5為局部加熱，t小于T；

c—水的比熱，常壓下為4.2kJ/KG.℃；

Z—被加熱物料總重量；

M—含水率；

i—物料中除水以外的物質吸收的能量；

物料在微波作用下吸收能量的多少取決于其介電常數的大小，室溫下，測試頻率為1KHz時水的介電常數為78.5，醫療廢物主要成分中聚丙稀塑料的介電常數為2～2.5，紙的介電常數為2.5，其它有機物成分介電常數也取決于其含水率；因此上式中i可以忽略不計；

在恒定的微波功率下，平均加熱時間S取決于溫度傳感器單元（8）附近醫療廢物單位體積內的水含量Z'=Md；在當前醫療廢物的堆積密度d為一定值時，平均加熱時間S與含水率M成正比；基于此由式一轉化得：

二

根據式二中，當前醫療廢物的堆積密度d為定值時，由于平均加熱時間S與含水率M成正比，因此加熱前后物料平均溫度差t也為定值，且不受含水率M影響；

記錄在相同醫療廢物的堆積密度d，在不同平均加熱時間S時加熱前后物料平均溫度差t的值；

通過上述式一或式二轉化得出：

三

通過上述式三中可知，當需要計算醫療廢物的含水率時，可通過測算平均加熱時間S即可；

所述含水率的測定方法包括如下步驟：

步驟1：通過撕碎機（2）將已知重量Z的醫療廢物撕碎并堆放在物料儲藏艙（1）內；在撕碎機（2）撕碎醫療廢物的過程中，撕碎的醫療廢物被混雜成均勻分布的狀態；此時醫療廢物的含水率M未知；

步驟2：帶壓料器（3）的液壓缸（4）工作，液壓缸（4）伸出，壓縮撕碎的醫療廢物，使撕碎的醫療廢物充滿物料儲藏艙（1）的空間內，記錄壓料器（3）的位移ΔL即可知當前醫療廢物的體積，通過已知醫療廢物重量Z和醫療廢物的體積，能夠得出當前醫療廢物的堆積密度d1；當前醫療廢物的堆積密度d1與標定方法中的當前醫療廢物的堆積密度d相同；

步驟3：通過溫度傳感器單元（8）記錄當前物料儲藏艙（1）內醫療廢物的溫度T1，并將該溫度反饋至，提前設定溫度差為T，得出目標溫度為T2；同時啟動n個微波發射單元（10）控制單元（6）內；并通過相對應的n個計時器（9）進行計時，溫度傳感器單元（8）實時檢測前物料儲藏艙（1）內醫療廢物的溫度變化情況；

步驟4：當第一組溫度傳感器單元（8）檢測到物料溫度變化值升至T2時，立即使微波發射單元（10）停止發射微波，相對應的計時器（9）將記錄的時長數據反饋至控制單元（6），此時計時器（9）記錄的時間為S1；

步驟5：除第一組外的溫度傳感器單元（8）分別檢測到物料溫度變化值升至T2時，使相對應的微波發射單元（10）停止發射微波，相對應的計時器（9）將記錄的時長數據反饋至控制單元（6），此時計時器（9）記錄的時間分別為S1、S2、S3...Si...Sn；控制單元（6）計算出所有微波發射單元的平均加熱時長S=/n；

步驟6：所述步驟五中測算出平均加熱時長S，通過控制單元（6）中記錄的平均加熱時長S對應的加熱前后物料平均溫度差t；將上述平均加熱時長S、平均溫度差t、微波發射部為n組、單個微波發射單元的功率P、水的比熱c、被加熱物料總重量Z，代入中得出含水率M。