Motståndsuppvärmning
Joule-effekten av ström används för att omvandla elektrisk energi till termisk energi till värmeobjekt. [1] Vanligtvis uppdelad i direkt motståndsuppvärmning och indirekt motståndsuppvärmning. Strömförsörjningsspänningen för den förstnämnda appliceras direkt på objektet som ska värmas. När ström flyter värms objektet i sig. Strykmaskinen är uppvärmd.
Det kommer att få feber. Föremålet som kan vara direkt motståndsuppvärmt måste vara en ledare, men det måste ha en högre resistivitet. Eftersom värmen genereras av själva det uppvärmda föremålet tillhör den intern uppvärmning och värmeeffektiviteten är mycket hög. Indirekt motståndsuppvärmning kräver speciella legeringsmaterial eller icke-metalliska material för att göra värmeelement. Värmeelementen genererar värme som överförs till föremålet som ska värmas med hjälp av strålning, konvektion och ledning. Eftersom det uppvärmda föremålet och värmeelementet är uppdelade i två delar är typen av det uppvärmda föremålet i allmänhet inte begränsad och operationen är enkel.
Materialen som används för värmeelement för indirekt motståndsuppvärmning kräver i allmänhet hög resistivitet, låg temperaturkoefficient för motstånd, liten deformation vid höga temperaturer och inte lätt spröd. Vanligt förekommande är metallmaterial såsom järn-aluminiumlegering, nickel-kromlegering och icke-metalliska material såsom kiselkarbid och molybdendisilicid. Den maximala arbetstemperaturen för metallvärmeelement kan nå 1000 1000 1500 ℃ beroende på materialtyp. den högsta arbetstemperaturen för värmekomponenter som inte är metall kan nå 1500 ～ 1700 ℃. Den senare är enkel att installera och kan ersättas av värmugnen, men den behöver en spänningsreglerande anordning när den fungerar, och dess livslängd är kortare än för legeringsvärmeelement. Den används vanligtvis i högtemperaturugnar, platser där temperaturen överstiger den tillåtna maximala arbetstemperaturen för metallvärmeelement och vissa speciella tillfällen.
Induktionsvärme
Själva ledaren värms upp av den termiska effekten som bildas av induktionsströmmen (virvelström) som alstras av ledaren i det växlande elektromagnetiska fältet. Enligt olika uppvärmningsprocesskrav inkluderar frekvensen för växelströmsförsörjningen som används vid induktionsuppvärmning effektfrekvens (50-60 Hz), mellanfrekvens (60-10000 Hz) och högfrekvens (högre än 10000 Hz). Kraftfrekvensströmförsörjningen är vanligtvis den växelströmsförsörjning som används i industrin. Effektfrekvensen för de flesta länder i världen är 50 Hz. Spänningen som matas till induktionsanordningen av den industriella frekvensströmförsörjningen för induktionsuppvärmning måste vara justerbar. Enligt kraften i värmeutrustningen och strömförsörjningsnätets kapacitet kan en högspänningsförsörjning (6-10 kV) användas för att förse ström genom en transformator; värmeutrustningen kan också anslutas direkt till ett 380-volts lågspänningsnät.
Mellanfrekventa strömförsörjningar har använt mellanfrekvensgeneratoruppsättningar under lång tid. Den består av en mellanfrekvensgenerator och en asynkron motor. Denna enhets uteffekt ligger vanligtvis i intervallet 50 till 1000 kilowatt. Med utvecklingen av kraftelektronik används nu tyristoromformare mellanfrekventa nätaggregat. Denna mellanfrekvensströmförsörjning använder en tyristor för att först omvandla effektfrekvensens växelström till en likström och sedan konvertera likströmmen till en växelström med den önskade frekvensen. På grund av den lilla storleken, den lätta vikten, ljudlösa och pålitliga driften av denna typ av utrustning med variabel frekvens har den gradvis ersatt mellanliggande frekvensgeneratorsatser.
Högfrekventa strömförsörjningar använder vanligtvis en transformator för att öka trefas 380 volt spänning till en hög spänning på cirka 20000 volt, och använd sedan en tyristor eller högspännings kisellikriktare för att rätta till effektfrekvensen AC till DC, och använd sedan en elektronisk oscillator Likströmmen omvandlas till en högfrekvent högspänningsväxelström. Utgångseffekten för högfrekvent strömförsörjningsutrustning varierar från tiotals kilowatt till hundratals kilowatt.
Föremålet som värms upp genom induktion måste vara en ledare. När en högfrekvent växelström passerar genom en ledare producerar ledaren en hudeffekt, det vill säga strömtätheten på ledarens yta är stor och strömtätheten i ledarens centrum är liten.
Induktionsuppvärmning kan enhetligt värma objektet som helhet och ytvärme; det kan smälta metall; vid hög frekvens kan den ändra formen på värmespolen (även känd som induktorn) och den kan också utföra godtycklig lokal uppvärmning.
Bågvärme
Använd den höga temperaturen som genereras av bågen för att värma objektet. Båge är fenomenet gasurladdning mellan två elektroder. Bågens spänning är inte hög men strömmen är stor. Dess starka ström upprätthålls av ett stort antal joner som avdunstat på elektroden, så att ljusbågen lätt påverkas av det omgivande magnetfältet. När en båge bildas mellan elektroderna kan bågkolonnens temperatur nå 3000-6000K, vilket är lämpligt för smältning av metaller vid hög temperatur.
Det finns två typer av ljusbågsuppvärmning, direkt och indirekt ljusbågsuppvärmning. Bågströmmen för direkt båguppvärmning passerar direkt genom föremålet som ska värmas och föremålet som ska värmas måste vara en elektrod eller ett medium i bågen. Bågströmmen för indirekt ljusbågsuppvärmning passerar inte genom föremålet som ska värmas, och värms huvudsakligen upp av värmen som strålen strålar ut. Kännetecknen för båguppvärmning är: hög bågtemperatur, koncentrerad energi och ytkraften hos den smälta poolen i den ståltillverkade elektriska bågugnen kan nå 560-1200 kilowatt per kvadratmeter. Ljusbågsbruset är emellertid stort och dess volt-ampere-egenskaper är negativa motståndskarakteristika (härkomstegenskaper). För att bibehålla ljusbågens stabilitet under ljusbågsuppvärmningen är kretsspänningens momentana värde större än ljusbågens spänningsvärde när ljusbågsströmmen omedelbart korsar noll och för att begränsa kortslutningsströmmen måste ett visst ansluten i serie i strömkretsen.
Elektronstråleuppvärmning
Objektets yta bombarderas av elektroner som rör sig i hög hastighet under påverkan av ett elektriskt fält för att värma upp det. Huvudkomponenten för elektronstråleuppvärmning är elektronstrålgeneratorn, även känd som elektronpistolen. Elektronpistolen består huvudsakligen av en katod, en fokuseringselektrod, en anod, en elektromagnetisk lins och en avböjningsspole. Anoden är jordad och katoden är ansluten till den negativa höga positionen. Den fokuserade strålen har vanligtvis samma potential som katoden, och ett accelererande elektriskt fält bildas mellan katoden och anoden. Elektronerna som emitteras av katoden accelereras till en hög hastighet under inverkan av ett accelererande elektriskt fält, fokuserat av en elektromagnetisk lins, och styrs sedan av en avböjningsspole, så att elektronstrålen riktas mot föremålet som ska värmas i en viss riktning.
Fördelarna med elektronstråleuppvärmning är: ①Kontrollera elektronstrålens strömvärde, vilket enkelt och snabbt kan ändra värmeeffekten; ②Den elektromagnetiska linsen kan användas för att fritt ändra den uppvärmda delen eller fritt justera området för elektronstrålebombardemangsdelen; ③Kan öka effekttätheten så att materialet vid den bombade punkten avdunstar omedelbart.
Infraröd värme
Använd infraröd strålning för att utstråla ett objekt. Efter att objektet absorberat infrarött omvandlar det strålningsenergin till värme och värms upp.
Infraröd är en elektromagnetisk våg. I solspektret, utanför den röda änden av synligt ljus, är det en osynlig strålningsenergi. I det elektromagnetiska spektrumet är infrarödets våglängdsområde mellan 0,75 och 1000 mikron, och frekvensområdet ligger mellan 3 × 10 och 4 × 10 Hz. I industriella applikationer är det infraröda spektrumet ofta uppdelat i flera band: 0,75 ~ 3,0 mikron är det nära infraröda området; 3,0 ~ 6,0 mikron är det mellersta infraröda området; 6,0 ~ 15,0 mikron är det yttersta infraröda området; 15,0 ~ 1000 mikron är det extremt långa infraröda området. Olika föremål har olika förmåga att absorbera infrarött ljus. Även samma objekt har olika förmåga att absorbera infrarött ljus med olika våglängder. Därför, vid tillämpningen av infraröd uppvärmning, måste en lämplig infraröd strålningskälla väljas enligt typen av objekt som ska värmas, så att strålningsenergin koncentreras inom absorptionsvåglängdsområdet för det föremål som ska värmas, för att erhålla en bra uppvärmningseffekt.
Elektrisk infraröd uppvärmning är faktiskt en speciell form av motståndsuppvärmning, som använder material som volfram, järn-nickel eller nickel-kromlegering som en radiator för att skapa en strålningskälla. Efter att ha aktiverats genererar den värmestrålning på grund av värme som genereras av dess motstånd. Vanligt förekommande elektriska infraröda värmestrålningskällor är lamptyp (reflekterande typ), rörtyp (kvartsrörstyp) och plattyp (platt typ). Lamptypen är en infraröd glödlampa som använder en volframtråd som kylaren, som är förseglad i ett glaskal fyllt med inert gas, precis som en allmän glödlampa. Radiatorn genererar värme efter att ha aktiverats (temperaturen är lägre än för allmänna lampor), som avger en stor mängd infraröda strålar med en våglängd på cirka 1,2 mikron. Om glasskalets innervägg är belagd med ett reflekterande skikt kan infraröda strålar koncentreras i en riktning, så den infraröda strålningskällan av lamptyp kallas också en reflekterande infraröd strålare. Röret för den infraröda strålningskällan av rörtyp är tillverkat av kvartsglas med en volframtråd i mitten, så det kallas också en infraröd radiator av kvartsrör. Våglängden för det infraröda ljuset som avges av lamptypen och rörtypen ligger i intervallet 0,7 till 3 mikron och arbetstemperaturen är relativt låg. Det används vanligtvis för uppvärmning, bakning, torkning i ljus- och textilindustrin och infraröd sjukgymnastik vid medicinsk behandling. Strålningsytan hos den infraröda strålningskällan av plattform är en plan yta som består av en platt resistiv platta. Motståndsplattans framsida är belagd med ett material med en stor reflektionskoefficient och baksidan är belagd med ett material med en låg reflektionskoefficient, så det mesta av värmeenergin strålas från framsidan. Arbetstemperaturen för plattypen kan nå över 1000 ℃, och den kan användas för glödgning av svetsar av stålmaterial och rör och behållare med stor diameter.
Eftersom infraröd har stark penetrationsförmåga är det lätt att absorberas av föremål, och när det väl absorberats av föremål omvandlas det omedelbart till värmeenergi; energiförlusten före och efter infraröd uppvärmning är liten, temperaturen är lätt att kontrollera och uppvärmningskvaliteten är hög. Därför utvecklas tillämpningen av infraröd uppvärmning snabbt.
Medium uppvärmning
Använd ett högfrekvent elektriskt fält för att värma upp det isolerande materialet. Huvudvärmeobjektet är dielektriskt. När dielektriket placeras i ett alternerande elektriskt fält polariseras det upprepade gånger (under inverkan av det elektriska fältet uppträder en lika stor mängd laddning med motsatt polaritet på ytan eller insidan av dielektriket), varigenom den elektriska energin omvandlas till det elektriska fältet till värme.
Frekvensen för det elektriska fältet som används för medelvärme är mycket hög. I medium-, kort- och ultrakortvågbanden är frekvensen hundratals kilohertz till 300 MHz, vilket kallas högfrekvent dielektrisk uppvärmning. Om den är högre än 300 MHz och når mikrovågsbandet kallas det mikrovågsdielektrisk uppvärmning. Vanligtvis utförs högfrekvent dielektrisk uppvärmning i det elektriska fältet mellan de två plattorna; medan mikrovågs dielektrisk uppvärmning utförs under strålningsfältet för vågledare, resonanskavitet eller mikrovågsantenn.
När dielektrikumet värms upp i ett högfrekvent elektriskt fält är den elektriska effekten som dras i dess enhetsvolym P=0,566fEεrtgδ × 10 (W / cm)
Om det uttrycks i värme är det:
H=1,33fErtrt8x10 (kal / sek · cm)
Där f är frekvensen för det högfrekventa elektriska fältet, är e den relativa permittiviteten för dielektriket, δ är den dielektriska förlustvinkeln och E är den elektriska fältstyrkan. Det framgår av formeln att den elektriska effekten som dras av dielektrikumet från det högfrekventa elektriska fältet är proportionell mot kvadratet av den elektriska fältstyrkan E, frekvensen f för det elektriska fältet och förlustvinkeln δ för dielektriket . E och f bestäms av det applicerade elektriska fältet och εr beror på naturen hos själva dielektriket. Därför är föremålet för medium uppvärmning huvudsakligen materialet med stor medelförlust.
Medium uppvärmning eftersom värme genereras inuti dielektriket (objektet som ska värmas), jämfört med annan extern uppvärmning, är uppvärmningshastigheten snabb, värmeeffektiviteten är hög och uppvärmningen är enhetlig.
Medieuppvärmning kan värma termisk gel i industrin, torrkorn, papper, trä och andra fibrösa material; det kan också förvärma plast före gjutning, och binda gummivulkanisering och trä, plast, etc. Att välja en lämplig elektrisk fältfrekvens och anordning kan endast värma limet vid uppvärmning av plywood utan att påverka själva plywooden. För homogena material kan uppvärmningen utföras som en helhet.