Θέρμανση αντίστασης
Το φαινόμενο Joule του ρεύματος χρησιμοποιείται για τη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε θερμική ενέργεια σε θερμότητα αντικειμένων. [1] Συνήθως χωρίζεται σε θέρμανση άμεσης αντίστασης και θέρμανση έμμεσης αντίστασης. Η τάση τροφοδοσίας του πρώτου εφαρμόζεται απευθείας στο αντικείμενο που πρόκειται να θερμανθεί. Όταν ρέει ρεύμα, το ίδιο το αντικείμενο θερμαίνεται. Η μηχανή σιδερώματος θερμαίνεται.
Θα έχει πυρετό. Το αντικείμενο που μπορεί να θερμανθεί άμεσα με αντίσταση πρέπει να είναι αγωγός, αλλά πρέπει να έχει μεγαλύτερη αντίσταση. Δεδομένου ότι η θερμότητα παράγεται από το ίδιο το θερμαινόμενο αντικείμενο, ανήκει στην εσωτερική θέρμανση και η θερμική απόδοση είναι πολύ υψηλή. Η θέρμανση με έμμεση αντίσταση απαιτεί ειδικά υλικά κράματος ή μη μεταλλικά υλικά για την κατασκευή θερμαντικών στοιχείων. Τα θερμαντικά στοιχεία παράγουν θερμότητα, η οποία μεταδίδεται στο αντικείμενο προς θέρμανση μέσω ακτινοβολίας, μεταφοράς και αγωγιμότητας. Δεδομένου ότι το θερμαινόμενο αντικείμενο και το θερμαντικό στοιχείο χωρίζονται σε δύο μέρη, ο τύπος του θερμαινόμενου αντικειμένου γενικά δεν είναι περιορισμένος και η λειτουργία είναι απλή.
Τα υλικά που χρησιμοποιούνται για τα θερμαντικά στοιχεία της θέρμανσης έμμεσης αντίστασης απαιτούν γενικά υψηλή αντίσταση, συντελεστή αντίστασης χαμηλής θερμοκρασίας, μικρή παραμόρφωση σε υψηλές θερμοκρασίες και δεν είναι εύκολο να αγκαλιαστούν. Συνήθως χρησιμοποιούνται μεταλλικά υλικά όπως κράμα σιδήρου-αλουμινίου, κράμα νικελίου-χρωμίου και μη μεταλλικά υλικά όπως καρβίδιο του πυριτίου και απολυτοκτόνο μολυβδαινίου. Η μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας των μεταλλικών θερμαντικών στοιχείων μπορεί να φτάσει τα 1000 ～ 1500 ℃ ανάλογα με τον τύπο του υλικού. η υψηλότερη θερμοκρασία λειτουργίας των μη μεταλλικών εξαρτημάτων θέρμανσης μπορεί να φτάσει τα 1500 ～ 1700 ℃. Το τελευταίο είναι εύκολο στην εγκατάσταση και μπορεί να αντικατασταθεί από το φούρνο θέρμανσης, αλλά χρειάζεται μια συσκευή ρύθμισης τάσης όταν λειτουργεί και η διάρκεια ζωής του είναι μικρότερη από εκείνη των στοιχείων θέρμανσης κράματος. Χρησιμοποιείται γενικά σε κλιβάνους υψηλής θερμοκρασίας, σε μέρη όπου η θερμοκρασία υπερβαίνει την επιτρεπόμενη μέγιστη θερμοκρασία εργασίας των μεταλλικών θερμαντικών στοιχείων και σε ορισμένες ειδικές περιπτώσεις.
Επαγωγική θέρμανση
Ο ίδιος ο αγωγός θερμαίνεται από τη θερμική επίδραση που σχηματίζεται από το ρεύμα επαγωγής (ρεύμα διόδου) που παράγεται από τον αγωγό στο εναλλασσόμενο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Σύμφωνα με διαφορετικές απαιτήσεις διεργασίας θέρμανσης, η συχνότητα του τροφοδοτικού εναλλασσόμενου ρεύματος που χρησιμοποιείται στην επαγωγική θέρμανση περιλαμβάνει συχνότητα ισχύος (50-60 Hz), ενδιάμεση συχνότητα (60-10000 Hz) και υψηλή συχνότητα (υψηλότερη από 10000 Hz). Το τροφοδοτικό συχνότητας ισχύος είναι συνήθως το τροφοδοτικό εναλλασσόμενου ρεύματος που χρησιμοποιείται στη βιομηχανία. Η συχνότητα ισχύος των περισσότερων χωρών στον κόσμο είναι 50 Hz. Η τάση που εφαρμόζεται στη συσκευή επαγωγής από τη βιομηχανική παροχή ισχύος για επαγωγική θέρμανση πρέπει να είναι ρυθμιζόμενη. Σύμφωνα με την ισχύ του εξοπλισμού θέρμανσης και τη χωρητικότητα του δικτύου τροφοδοσίας, ένα τροφοδοτικό υψηλής τάσης (6-10 kV) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παροχή ισχύος μέσω ενός μετασχηματιστή. Ο εξοπλισμός θέρμανσης μπορεί επίσης να συνδεθεί απευθείας σε δίκτυο χαμηλής τάσης 380 volt.
Τα τροφοδοτικά ενδιάμεσης συχνότητας χρησιμοποιούν εδώ και πολύ καιρό ενδιάμεσες γεννήτριες συχνοτήτων. Αποτελείται από μια ενδιάμεση γεννήτρια συχνότητας και έναν ασύγχρονο κινητήρα κίνησης. Η ισχύς εξόδου αυτής της μονάδας κυμαίνεται γενικά από 50 έως 1000 κιλοβάτ. Με την ανάπτυξη της τεχνολογίας ηλεκτρονικής ισχύος, χρησιμοποιούνται πλέον τροφοδοτικά ενδιάμεσης συχνότητας μετατροπέα θυρίστορ. Αυτή η τροφοδοσία ενδιάμεσης συχνότητας χρησιμοποιεί θυρίστορ για να μετατρέψει πρώτα το εναλλασσόμενο ρεύμα συχνότητας ισχύος σε συνεχές ρεύμα και, στη συνέχεια, να μετατρέψει το συνεχές ρεύμα σε εναλλασσόμενο ρεύμα της απαιτούμενης συχνότητας. Λόγω του μικρού μεγέθους, του μικρού βάρους, της αθόρυβης και αξιόπιστης λειτουργίας αυτού του είδους εξοπλισμού μεταβλητής συχνότητας, αντικατέστησε σταδιακά τις ενδιάμεσες σειρές γεννητριών συχνοτήτων.
Τα τροφοδοτικά υψηλής συχνότητας χρησιμοποιούν συνήθως έναν μετασχηματιστή για να αυξήσουν την τριφασική τάση 380 βολτ σε υψηλή τάση περίπου 20.000 βολτ και, στη συνέχεια, χρησιμοποιήστε έναν θυρίστορ ή ανορθωτή πυριτίου υψηλής τάσης για να διορθώσετε τη συχνότητα ισχύος AC σε DC και στη συνέχεια να χρησιμοποιήσετε ηλεκτρονικός ταλαντωτής Το συνεχές ρεύμα μετατρέπεται σε εναλλασσόμενο ρεύμα υψηλής συχνότητας και υψηλής τάσης. Η ισχύς εξόδου του εξοπλισμού τροφοδοσίας υψηλής συχνότητας κυμαίνεται από δεκάδες κιλοβάτ έως εκατοντάδες κιλοβάτ.
Το αντικείμενο που θερμαίνεται με επαγωγή πρέπει να είναι αγωγός. Όταν ένα εναλλασσόμενο ρεύμα υψηλής συχνότητας διέρχεται από έναν αγωγό, ο αγωγός παράγει ένα φαινόμενο δέρματος, δηλαδή, η πυκνότητα ρεύματος στην επιφάνεια του αγωγού είναι μεγάλη και η πυκνότητα ρεύματος στο κέντρο του αγωγού είναι μικρή.
Η επαγωγική θέρμανση μπορεί να θερμάνει ομοιόμορφα το αντικείμενο στο σύνολό του και την επιφανειακή θέρμανση Μπορεί να μυρίζει μέταλλο? σε υψηλή συχνότητα, μπορεί να αλλάξει το σχήμα του πηνίου θέρμανσης (επίσης γνωστό ως επαγωγέας) και μπορεί επίσης να εκτελέσει αυθαίρετη τοπική θέρμανση.
Θέρμανση με τόξο
Χρησιμοποιήστε την υψηλή θερμοκρασία που δημιουργείται από το τόξο για να θερμάνετε το αντικείμενο. Το τόξο είναι το φαινόμενο της εκκένωσης αερίου μεταξύ δύο ηλεκτροδίων. Η τάση του τόξου δεν είναι υψηλή αλλά το ρεύμα είναι μεγάλο. Το ισχυρό του ρεύμα διατηρείται από μεγάλο αριθμό ιόντων που εξατμίζονται στο ηλεκτρόδιο, έτσι το τόξο επηρεάζεται εύκολα από το περιβάλλον μαγνητικό πεδίο. Όταν σχηματίζεται ένα τόξο μεταξύ των ηλεκτροδίων, η θερμοκρασία της στήλης τόξου μπορεί να φτάσει τα 3000-6000K, η οποία είναι κατάλληλη για τήξη μετάλλων υψηλής θερμοκρασίας.
Υπάρχουν δύο τύποι θέρμανσης τόξου, άμεσης και έμμεσης θέρμανσης τόξου. Το ρεύμα τόξου της απευθείας θέρμανσης τόξου περνά κατευθείαν από το αντικείμενο που πρόκειται να θερμανθεί και το αντικείμενο που πρέπει να θερμανθεί πρέπει να είναι ένα ηλεκτρόδιο ή ένα μέσο του τόξου. Το ρεύμα τόξου της έμμεσης θέρμανσης τόξου δεν διέρχεται από το αντικείμενο που πρόκειται να θερμανθεί και θερμαίνεται κυρίως από τη θερμότητα που ακτινοβολεί το τόξο. Τα χαρακτηριστικά της θέρμανσης τόξου είναι: υψηλή θερμοκρασία τόξου, συμπυκνωμένη ενέργεια και η επιφανειακή ισχύς της λειωμένης δεξαμενής του χαλύβδινου φούρνου ηλεκτρικού τόξου μπορεί να φτάσει τα 560-1200 κιλοβάτ ανά τετραγωνικό μέτρο. Ωστόσο, ο θόρυβος τόξου είναι μεγάλος και τα χαρακτηριστικά του βολτ-αμπέρ είναι χαρακτηριστικά αρνητικής αντίστασης (χαρακτηριστικά καθόδου). Προκειμένου να διατηρηθεί η σταθερότητα του τόξου κατά τη θέρμανση τόξου, η στιγμιαία τιμή της τάσης κυκλώματος είναι μεγαλύτερη από την τιμή τάσης τόξου όταν το ρεύμα τόξου διασταυρώσει στιγμιαία το μηδέν και για τον περιορισμό του ρεύματος βραχυκυκλώματος, πρέπει να είναι μια αντίσταση συγκεκριμένης τιμής συνδεδεμένο σε σειρά στο κύκλωμα ισχύος.
Θέρμανση δέσμης ηλεκτρονίων
Η επιφάνεια του αντικειμένου βομβαρδίζεται από ηλεκτρόνια που κινούνται με μεγάλη ταχύτητα υπό τη δράση ενός ηλεκτρικού πεδίου για τη θέρμανσή του. Το κύριο συστατικό για τη θέρμανση δέσμης ηλεκτρονίων είναι η γεννήτρια δέσμης ηλεκτρονίων, επίσης γνωστή ως όπλο ηλεκτρονίων. Το όπλο ηλεκτρονίων αποτελείται κυρίως από κάθοδο, ηλεκτρόδιο εστίασης, άνοδο, ηλεκτρομαγνητικό φακό και πηνίο εκτροπής. Η άνοδος είναι γειωμένη και η κάθοδος συνδέεται στην αρνητική υψηλή θέση. Η εστιασμένη δέσμη έχει συνήθως το ίδιο δυναμικό με την κάθοδο και σχηματίζεται ένα επιταχυνόμενο ηλεκτρικό πεδίο μεταξύ της καθόδου και της ανόδου. Τα ηλεκτρόνια που εκπέμπονται από την κάθοδο επιταχύνονται σε υψηλή ταχύτητα υπό τη δράση ενός επιταχυνόμενου ηλεκτρικού πεδίου, εστιάζονται από έναν ηλεκτρομαγνητικό φακό και στη συνέχεια ελέγχονται από ένα πηνίο εκτροπής, έτσι ώστε η δέσμη ηλεκτρονίων να κατευθύνεται προς το αντικείμενο που πρόκειται να θερμανθεί σε συγκεκριμένη κατεύθυνση.
Τα πλεονεκτήματα της θέρμανσης δέσμης ηλεκτρονίων είναι: ① Ελέγξτε την τρέχουσα τιμή Δηλ. Της δέσμης ηλεκτρονίων, η οποία μπορεί εύκολα και γρήγορα να αλλάξει την ισχύ θέρμανσης. ② Ο ηλεκτρομαγνητικός φακός μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αλλάξει ελεύθερα το θερμαινόμενο μέρος ή να ρυθμίσει ελεύθερα την περιοχή του τμήματος βομβαρδισμού δέσμης ηλεκτρονίων. AnΜπορεί να αυξήσει την πυκνότητα ισχύος έτσι ώστε το υλικό στο βομβαρδιστικό σημείο να εξατμιστεί αμέσως.
Υπέρυθρη θέρμανση
Χρησιμοποιήστε υπέρυθρη ακτινοβολία για να εκπέμψετε ένα αντικείμενο. Αφού το αντικείμενο απορροφήσει υπέρυθρες, μετατρέπει την ακτινοβολούμενη ενέργεια σε θερμότητα και θερμαίνεται.
Το υπέρυθρο είναι ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα. Στο ηλιακό φάσμα, έξω από το κόκκινο άκρο του ορατού φωτός, είναι μια αόρατη ακτινοβολούμενη ενέργεια. Στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα, το εύρος μήκους κύματος των υπέρυθρων κυμαίνεται μεταξύ 0,75 και 1000 μικρά και το εύρος συχνοτήτων κυμαίνεται μεταξύ 3 × 10 και 4 × 10 Hz. Σε βιομηχανικές εφαρμογές, το υπέρυθρο φάσμα διαιρείται συχνά σε διάφορες ζώνες: 0,75 ~ 3,0 μικρά είναι η εγγύς υπέρυθρη περιοχή. 3,0 ~ 6,0 μικρά είναι η μεσαία υπέρυθρη περιοχή. 6.0 ~ 15.0 μικρά είναι η υπέρυθρη περιοχή. 15,0 ~ 1000 μικρά είναι η ακραία υπέρυθρη περιοχή. Διαφορετικά αντικείμενα έχουν διαφορετική ικανότητα απορρόφησης υπέρυθρου φωτός. Ακόμη και το ίδιο αντικείμενο έχει διαφορετική ικανότητα να απορροφά υπέρυθρο φως διαφορετικών μηκών κύματος. Επομένως, κατά την εφαρμογή υπέρυθρης θέρμανσης, πρέπει να επιλεγεί μια κατάλληλη πηγή ακτινοβολίας υπέρυθρης ακτινοβολίας ανάλογα με τον τύπο του προς θέρμανση αντικειμένου, έτσι ώστε η ενέργεια ακτινοβολίας να συγκεντρώνεται εντός του εύρους μήκους κύματος απορρόφησης του προς θέρμανση αντικειμένου, προκειμένου να ληφθεί ένα καλό αποτέλεσμα θέρμανσης.
Η ηλεκτρική θέρμανση με υπέρυθρη ακτινοβολία είναι στην πραγματικότητα μια ειδική μορφή θέρμανσης αντίστασης, η οποία χρησιμοποιεί υλικά όπως βολφράμιο, σίδηρο-νικέλιο ή κράμα νικελίου-χρωμίου ως καλοριφέρ για την παραγωγή μιας πηγής ακτινοβολίας. Αφού ενεργοποιηθεί, παράγει θερμική ακτινοβολία λόγω θερμότητας που παράγεται από την αντίστασή του. Οι πηγές ακτινοβολίας ηλεκτρικής υπέρυθρης θέρμανσης που χρησιμοποιούνται συνήθως είναι τύπος λαμπτήρα (ανακλαστικός τύπος), τύπος σωλήνα (τύπος σωλήνα χαλαζία) και τύπος πλάκας (επίπεδος τύπος). Ο τύπος λαμπτήρα είναι ένας υπέρυθρος λαμπτήρας, ο οποίος χρησιμοποιεί ένα καλώδιο βολφραμίου ως καλοριφέρ, το οποίο είναι σφραγισμένο σε ένα γυάλινο κέλυφος γεμάτο με αδρανές αέριο, ακριβώς όπως ένας γενικός λαμπτήρας φωτισμού. Το θερμαντικό σώμα παράγει θερμότητα αφού ενεργοποιηθεί (η θερμοκρασία είναι χαμηλότερη από εκείνη των γενικών λαμπτήρων φωτισμού), η οποία εκπέμπει μεγάλη ποσότητα ακτίνων υπερύθρων με μήκος κύματος περίπου 1,2 μικρά. Εάν το εσωτερικό τοίχωμα του γυάλινου κελύφους είναι επικαλυμμένο με ανακλαστικό στρώμα, οι υπέρυθρες ακτίνες μπορούν να συγκεντρωθούν κατά μία κατεύθυνση, έτσι η πηγή υπέρυθρης ακτινοβολίας τύπου λαμπτήρα ονομάζεται επίσης ανακλαστικό υπέρυθρο θερμαντικό σώμα. Ο σωλήνας της πηγής υπέρυθρης ακτινοβολίας τύπου σωλήνα είναι κατασκευασμένος από γυαλί χαλαζία με σύρμα βολφραμίου στη μέση, επομένως ονομάζεται επίσης υπέρυθρο καλοριφέρ τύπου σωλήνα χαλαζία. Το μήκος κύματος του υπέρυθρου φωτός που εκπέμπεται από τον τύπο λαμπτήρα και τον τύπο σωλήνα κυμαίνεται από 0,7 έως 3 μικρά και η θερμοκρασία λειτουργίας είναι σχετικά χαμηλή. Χρησιμοποιείται γενικά για τη θέρμανση, το ψήσιμο, το στέγνωμα στη βιομηχανία φωτός και υφασμάτων και την υπέρυθρη φυσιοθεραπεία στην ιατρική θεραπεία. Η επιφάνεια ακτινοβολίας της πηγής υπέρυθρης ακτινοβολίας τύπου πλάκας είναι μια επίπεδη επιφάνεια που αποτελείται από μια επίπεδη αντίσταση πλάκας. Το μπροστινό μέρος της αντίστασης πλάκας επικαλύπτεται με ένα υλικό με μεγάλο συντελεστή ανάκλασης και η πίσω πλευρά είναι επικαλυμμένο με ένα υλικό με χαμηλό συντελεστή ανάκλασης, έτσι το μεγαλύτερο μέρος της θερμικής ενέργειας ακτινοβολείται από το μέτωπο. Η θερμοκρασία λειτουργίας του τύπου πλάκας μπορεί να φτάσει πάνω από 1000 ℃ και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανόπτηση των συγκολλήσεων από χαλύβδινα υλικά και σωλήνες και δοχεία μεγάλης διαμέτρου.
Επειδή το υπέρυθρο έχει ισχυρή ικανότητα διείσδυσης, είναι εύκολο να απορροφηθεί από αντικείμενα, και μόλις απορροφηθεί από αντικείμενα, μετατρέπεται αμέσως σε θερμική ενέργεια η απώλεια ενέργειας πριν και μετά την υπέρυθρη θέρμανση είναι μικρή, η θερμοκρασία είναι εύκολο να ελεγχθεί και η ποιότητα θέρμανσης είναι υψηλή. Επομένως, η εφαρμογή υπέρυθρης θέρμανσης αναπτύσσεται ραγδαία.
Μέση θέρμανση
Χρησιμοποιήστε ηλεκτρικό πεδίο υψηλής συχνότητας για να θερμάνετε το μονωτικό υλικό. Το κύριο αντικείμενο θέρμανσης είναι διηλεκτρικό. Όταν το διηλεκτρικό τοποθετείται σε εναλλασσόμενο ηλεκτρικό πεδίο, θα επανειλημμένα πολώνεται (κάτω από τη δράση του ηλεκτρικού πεδίου, ίση ποσότητα φορτίου αντίθετης πολικότητας εμφανίζεται στην επιφάνεια ή στο εσωτερικό του διηλεκτρικού), μετατρέποντας έτσι την ηλεκτρική ενέργεια σε το ηλεκτρικό πεδίο σε θερμότητα.
Η συχνότητα του ηλεκτρικού πεδίου που χρησιμοποιείται για τη μέση θέρμανση είναι πολύ υψηλή. Στις ζώνες μεσαίου, μικρού κύματος και εξαιρετικά μικρού κύματος, η συχνότητα είναι εκατοντάδες kilohertz έως 300 MHz, η οποία ονομάζεται διηλεκτρική θέρμανση υψηλής συχνότητας. Εάν είναι υψηλότερο από 300 MHz και φτάσει στη ζώνη μικροκυμάτων, ονομάζεται διηλεκτρική θέρμανση μικροκυμάτων. Συνήθως η διηλεκτρική θέρμανση υψηλής συχνότητας πραγματοποιείται στο ηλεκτρικό πεδίο μεταξύ των δύο πλακών. ενώ η διηλεκτρική θέρμανση με μικροκύματα πραγματοποιείται κάτω από το πεδίο ακτινοβολίας κυματοδηγού, συντονισμού κοιλότητας ή κεραίας μικροκυμάτων.
Όταν το διηλεκτρικό θερμαίνεται σε ηλεκτρικό πεδίο υψηλής συχνότητας, η ηλεκτρική ισχύς που αντλείται στον όγκο της μονάδας είναι P=0,566fErrδδ × 10 (W / cm)
Εάν εκφράζεται σε θερμότητα, είναι:
H=1,33fErrδδ × 10 (cal / sec · cm)
Όπου f είναι η συχνότητα του ηλεκτρικού πεδίου υψηλής συχνότητας, το εr είναι η σχετική διαπερατότητα του διηλεκτρικού, δ είναι η γωνία διηλεκτρικής απώλειας και το Ε είναι η ισχύς του ηλεκτρικού πεδίου. Μπορεί να φανεί από τον τύπο ότι η ηλεκτρική ισχύς που αντλείται από το διηλεκτρικό από το ηλεκτρικό πεδίο υψηλής συχνότητας είναι ανάλογη με το τετράγωνο της ισχύος ηλεκτρικού πεδίου E, τη συχνότητα f του ηλεκτρικού πεδίου και τη γωνία απώλειας δ του διηλεκτρικού . Τα E και f καθορίζονται από το εφαρμοζόμενο ηλεκτρικό πεδίο και το εr εξαρτάται από τη φύση του ίδιου του διηλεκτρικού. Επομένως, το αντικείμενο της μέσης θέρμανσης είναι κυρίως το υλικό με μεγάλη απώλεια μέσου.
Μέση θέρμανση επειδή η θερμότητα παράγεται μέσα στο διηλεκτρικό (αντικείμενο προς θέρμανση), σε σύγκριση με την άλλη εξωτερική θέρμανση, η ταχύτητα θέρμανσης είναι γρήγορη, η θερμική απόδοση είναι υψηλή και η θέρμανση είναι ομοιόμορφη.
Η θέρμανση των μέσων μπορεί να θερμάνει θερμικό τζελ στη βιομηχανία, ξηρούς κόκκους, χαρτί, ξύλο και άλλα ινώδη υλικά. Μπορεί επίσης να προθερμάνει το πλαστικό πριν από τη χύτευση και να κολλήσει βουλκανισμό από καουτσούκ και ξύλο, πλαστικό κ.λπ. Επιλέγοντας μια κατάλληλη συχνότητα και συσκευή ηλεκτρικού πεδίου μπορεί να θερμανθεί μόνο η κόλλα κόλλας όταν θερμαίνεται το κόντρα πλακέ χωρίς να επηρεαστεί το ίδιο το κόντρα πλακέ. Για ομοιογενή υλικά, η θέρμανση μπορεί να πραγματοποιηθεί στο σύνολό της.