Modstandsvarme
Joule-effekten af strøm bruges til at konvertere elektrisk energi til termisk energi til varmeobjekter. [1] Normalt opdelt i opvarmning med direkte modstand og indirekte modstand. Den førstnævnte strømforsyningsspænding påføres direkte på det objekt, der skal opvarmes. Når strømmen strømmer, opvarmes genstanden selv. Strygejernet opvarmes.
Det vil have feber. Objektet, der kan opvarmes direkte modstand, skal være en leder, men det skal have en højere resistivitet. Da varmen genereres af selve den opvarmede genstand, hører den til intern opvarmning, og den termiske effektivitet er meget høj. Indirekte modstandsvarme kræver specielle legeringsmaterialer eller ikke-metalliske materialer til fremstilling af varmeelementer. Varmeelementerne genererer varme, der transmitteres til genstanden, der skal opvarmes ved hjælp af stråling, konvektion og ledning. Da det opvarmede objekt og varmeelementet er opdelt i to dele, er typen af det opvarmede objekt generelt ikke begrænset, og operationen er enkel.
De anvendte materialer til opvarmningselementerne ved indirekte modstandsopvarmning kræver generelt høj modstandsdygtighed, modstandskoefficient med lav temperatur, lille deformation ved høje temperaturer og ikke let sprød. Almindeligt anvendte er metalmaterialer, såsom jern-aluminiumlegering, nikkel-kromlegering og ikke-metalliske materialer, såsom siliciumcarbid og molybdæn-desilicid. Den maksimale arbejdstemperatur for metalvarmeelementer kan nå 1000 til 1500 ℃ afhængigt af materialetypen; den højeste arbejdstemperatur for ikke-metalopvarmningskomponenter kan nå 1500 til 1700 ℃. Sidstnævnte er let at installere og kan erstattes af varmeovnen, men den har brug for en spændingsregulerende enhed, når den fungerer, og dens levetid er kortere end legeringsvarmeelementer. Det bruges generelt i højtemperaturovne, steder hvor temperaturen overstiger den tilladte maksimale arbejdstemperatur for metalvarmeelementer og nogle specielle lejligheder.
Induktionsopvarmning
Selve lederen opvarmes af den termiske effekt dannet af induktionsstrømmen (hvirvelstrøm) genereret af lederen i det skiftende elektromagnetiske felt. I henhold til forskellige varmeprocesskrav inkluderer frekvensen af vekselstrømsforsyningen, der anvendes til induktionsopvarmning, strømfrekvens (50-60 Hz), mellemfrekvens (60-10000 Hz) og højfrekvens (højere end 10000 Hz). Strømforsyningen med strømfrekvens er normalt den vekselstrømsforsyning, der anvendes i industrien. Strømfrekvensen i de fleste lande i verden er 50 Hz. Spændingen, der påføres induktionsanordningen af den industrielle frekvensstrømforsyning til induktionsopvarmning, skal være justerbar. I henhold til kraften i varmeudstyret og kapaciteten i strømforsyningsnetværket kan en højspændingsforsyning (6-10 kV) bruges til at levere strøm gennem en transformer; varmeudstyret kan også tilsluttes direkte til et 380 volt lavspændingsnet.
Mellemfrekvente strømforsyninger har brugt mellemfrekvensgeneratorsæt i lang tid. Den består af en mellemfrekvensgenerator og en asynkron motor. Denne enheds udgangseffekt ligger generelt i området 50 til 1000 kilowatt. Med udviklingen af effektelektronik-teknologi anvendes thyristor-inverter mellemfrekvente strømforsyninger nu. Denne mellemfrekvensstrømforsyning bruger en tyristor til først at konvertere vekselstrømmen til en jævnstrøm og derefter konvertere jævnstrømmen til en vekselstrøm med den krævede frekvens. På grund af den lille størrelse, lette vægt, lydløse og pålidelige betjening af denne type udstyr med variabel frekvens har den gradvist erstattet mellemfrekvensgeneratorsæt.
Højfrekvente strømforsyninger bruger normalt en transformer til at øge trefaset 380 volt spænding til en høj spænding på ca. 20.000 volt, og brug derefter en tyristor eller højspændings silicium ensretter til at rette op på strømfrekvensen AC til DC, og brug derefter en elektronisk oscillator Jævnstrømmen omdannes til en højfrekvent højspændings vekselstrøm. Udgangseffekten af højfrekvent strømforsyningsudstyr varierer fra snesevis af kilowatt til hundreder af kilowatt.
Objektet, der opvarmes ved induktion, skal være en leder. Når en højfrekvent vekselstrøm passerer gennem en leder, frembringer lederen en hudeffekt, det vil sige, strømtætheden på lederens overflade er stor, og strømtætheden i lederens centrum er lille.
Induktionsopvarmning kan ensartet opvarme genstanden som helhed og overfladevarme; det kan smelte metal; ved høj frekvens kan det ændre formen på varmespolen (også kendt som induktoren), og den kan også udføre vilkårlig lokal opvarmning.
Buevarme
Brug den høje temperatur, der genereres af buen, til at opvarme genstanden. Bue er fænomenet gasudladning mellem to elektroder. Buespændingen er ikke høj, men strømmen er stor. Dens stærke strøm opretholdes af et stort antal ioner fordampet på elektroden, så buen let påvirkes af det omgivende magnetfelt. Når der dannes en lysbue mellem elektroderne, kan temperaturen i buesøjlen nå 3000-6000K, hvilket er velegnet til smeltning af metaller ved høj temperatur.
Der er to typer lysbueopvarmning, direkte og indirekte lysbueopvarmning. Buestrømmen for direkte lysbueopvarmning passerer direkte gennem den genstand, der skal opvarmes, og den genstand, der skal opvarmes, skal være en elektrode eller et medium fra lysbuen. Buestrømmen for indirekte lysbueopvarmning passerer ikke gennem det objekt, der skal opvarmes, og opvarmes hovedsageligt af den varme, der udsendes af buen. Bueopvarmningens egenskaber er: høj buetemperatur, koncentreret energi og overfladekraften af den smeltede pool i den stålfremstillede elektriske lysbueovn kan nå 560-1200 kilowatt pr. Kvadratmeter. Bue-støj er imidlertid stor, og dens volt-ampere-egenskaber er negative modstandskarakteristika (nedstigningskarakteristika). For at opretholde lysbuesstabiliteten under lysbueopvarmning er kredsløbsspændingens øjeblikkelige værdi større end lysbuespændingsværdien, når lysbuesstrømmen øjeblikkeligt krydser nul, og for at begrænse kortslutningsstrømmen skal en bestemt værdimodstand være tilsluttet i serie i strømkredsen.
Elektronstråleopvarmning
Objektets overflade bombarderes af elektroner, der bevæger sig med en høj hastighed under påvirkning af et elektrisk felt for at varme det op. Hovedkomponenten til elektronstråleopvarmning er elektronstrålegeneratoren, også kendt som elektronpistolen. Elektronpistolen består hovedsageligt af en katode, en fokuseringselektrode, en anode, en elektromagnetisk linse og en afbøjningsspole. Anoden er jordforbundet, og katoden er forbundet til den negative høje position. Den fokuserede stråle har normalt samme potentiale som katoden, og der dannes et accelererende elektrisk felt mellem katoden og anoden. Elektronerne, der udsendes af katoden, accelereres til en høj hastighed under påvirkning af et accelererende elektrisk felt, fokuseret af en elektromagnetisk linse, og styres derefter af en afbøjningsspole, således at elektronstrålen er rettet mod det objekt, der skal opvarmes i en en bestemt retning.
Fordelene ved elektronstråleopvarmning er: ontStyr den aktuelle værdi Ie af elektronstrålen, som let og hurtigt kan ændre varmeeffekten; ②Den elektromagnetiske linse kan bruges til frit at ændre den opvarmede del eller frit justere området af elektronstrålebombardementet; ③Kan øge effekttætheden, så materialet ved det bombede punkt fordamper med det samme.
Infrarød varme
Brug infrarød stråling til at udstråle en genstand. Når objektet absorberer infrarødt, omdanner det strålingsenergien til varme og opvarmes.
Infrarød er en elektromagnetisk bølge. I solspektret, uden for den røde ende af synligt lys, er det en usynlig strålingsenergi. I det elektromagnetiske spektrum er bølgelængdeområdet for infrarødt mellem 0,75 og 1000 mikron, og frekvensområdet er mellem 3 × 10 og 4 × 10 Hz. I industrielle applikationer er det infrarøde spektrum ofte opdelt i flere bånd: 0,75 ~ 3,0 mikron er det nærmeste infrarøde område; 3,0 ~ 6,0 mikron er det mid-infrarøde område; 6,0 ~ 15,0 mikron er det fjerneste infrarøde område; 15,0 ~ 1000 mikron er det ekstreme infrarøde område. Forskellige genstande har forskellig evne til at absorbere infrarødt lys. Selv det samme objekt har forskellig evne til at absorbere infrarødt lys med forskellige bølgelængder. Derfor skal der ved anvendelse af infrarød opvarmning vælges en passende infrarød strålekilde i henhold til typen af genstand, der skal opvarmes, således at strålingsenergien koncentreres inden for absorptionsbølgelængdeområdet for den genstand, der skal opvarmes, for at opnå en god opvarmningseffekt.
Elektrisk infrarød opvarmning er faktisk en særlig form for modstandsopvarmning, der bruger materialer som wolfram, jernnikkel eller nikkel-kromlegering som en radiator til at danne en strålekilde. Efter at have fået energi genererer den varmestråling på grund af varme genereret af dens modstand. Almindeligt anvendte elektriske infrarøde opvarmningskilder er lampetype (reflekterende type), rørtype (kvartsrørtype) og pladetype (flad type). Lampetypen er en infrarød pære, der bruger en wolframtråd som radiator, der er forseglet i en glasskal fyldt med inaktiv gas, ligesom en almindelig pære. Radiatoren genererer varme efter at have været tilsluttet (temperaturen er lavere end almindelige lyspærer), som udsender en stor mængde infrarøde stråler med en bølgelængde på ca. 1,2 mikron. Hvis den indvendige væg af glasskallen er belagt med et reflekterende lag, kan infrarøde stråler koncentreres i en retning, så infrarød strålekilde af lampetypen kaldes også en reflekterende infrarød radiator. Røret af den infrarøde strålekilde af rørtypen er lavet af kvartsglas med en wolframtråd i midten, så det kaldes også en infrarød radiator af kvartsrør. Bølgelængden af det infrarøde lys, der udsendes af lampetypen og rørtypen, er i området fra 0,7 til 3 mikron, og arbejdstemperaturen er relativt lav. Det bruges generelt til opvarmning, bagning, tørring i lys- og tekstilindustrien og infrarød fysioterapi i medicinsk behandling. Strålingsoverfladen af pladetypen infrarød strålingskilde er en flad overflade sammensat af en flad resistiv plade. Forsiden af den resistive plade er belagt med et materiale med en stor reflektionskoefficient, og bagsiden er belagt med et materiale med en lav reflektionskoefficient, så det meste af varmeenergien udstråles fra fronten. Arbejdstemperaturen for pladetypen kan nå over 1000 ℃, og den kan bruges til udglødning af svejsningerne af stålmaterialer og rør og beholdere med stor diameter.
Da infrarød har stærk gennemtrængningsevne, er det let at blive absorberet af genstande, og når den først er absorberet af genstande, omdannes den straks til varmeenergi; energitabet før og efter infrarød opvarmning er lille, temperaturen er let at kontrollere, og opvarmningskvaliteten er høj. Derfor udvikler anvendelsen af infrarød opvarmning sig hurtigt.
Medium opvarmning
Brug et højfrekvent elektrisk felt til at opvarme det isolerende materiale. Hovedopvarmningsobjektet er dielektrisk. Når dielektrikummet placeres i et skiftevis elektrisk felt, vil det gentagne gange polariseres (under påvirkning af det elektriske felt vises en lige stor mængde ladning med modsat polaritet på overfladen eller indersiden af dielektrikummet, hvorved den elektriske energi omdannes til det elektriske felt til varme.
Frekvensen af det elektriske felt, der bruges til medium opvarmning, er meget høj. I mellem-, kort- og ultra-korte bølgebånd er frekvensen hundreder af kilohertz til 300 MHz, hvilket kaldes højfrekvent dielektrisk opvarmning. Hvis det er højere end 300 MHz og når mikrobølgebåndet, kaldes det mikrobølge dielektrisk opvarmning. Normalt udføres højfrekvent dielektrisk opvarmning i det elektriske felt mellem de to plader; mens mikrobølge dielektrisk opvarmning udføres under strålingsfeltet for bølgeleder, resonanshulrum eller mikrobølge antenne.
Når dielektrikummet opvarmes i et højfrekvent elektrisk felt, er den elektriske effekt, der trækkes i enhedens volumen, P=0,566fEεrtgδ × 10 (W / cm)
Hvis det udtrykkes i varme, er det:
H=1,33fErtrt8 × 10 (cal / sek · cm)
Hvor f er frekvensen af det højfrekvente elektriske felt, er e den relative permittivitet for dielektrikummet, δ er den dielektriske tabsvinkel, og E er den elektriske feltstyrke. Det kan ses af formlen, at den elektriske effekt trukket af dielektrikummet fra det høyfrekvente elektriske felt er proportional med kvadratet af den elektriske feltstyrke E, frekvensen f for det elektriske felt og tabsvinklen δ for dielektrikummet . E og f bestemmes af det påførte elektriske felt, og εr afhænger af selve dielektrikumets art. Derfor er formålet med medium opvarmning hovedsageligt materialet med stort mediumtab.
Medium opvarmning, fordi der genereres varme inde i dielektrikummet (genstand, der skal opvarmes) sammenlignet med anden ekstern opvarmning, opvarmningshastigheden er hurtig, den termiske effektivitet er høj, og opvarmningen er ensartet.
Medieopvarmning kan varme termisk gel i industrien, tørkorn, papir, træ og andre fibermaterialer; det kan også forvarme plast inden støbning og binde gummivulkanisering og træ, plast osv. Valg af en passende elektrisk feltfrekvens og enhed kan kun opvarme klæbemidlet, når krydsfiner opvarmes uden at påvirke selve krydsfiner. For homogene materialer kan opvarmning udføres som en helhed.