Ellenállásfűtés
Az áram Joule-effektusát arra használják, hogy az elektromos energiát hőenergiává alakítsa tárgyak fűtésére. [1] Általában közvetlen ellenállás-fűtésre és közvetett ellenállás-fűtésre oszlik. Az előbbi tápfeszültségét közvetlenül a fűtendő tárgyra alkalmazzák. Amikor áram áramlik, maga az objektum is felmelegszik. A vasalógép fűtött.
Láza lesz. A közvetlenül ellenállással fűthető objektumnak vezetőnek kell lennie, de nagyobb ellenállással kell rendelkeznie. Mivel a hőt maga a fűtött tárgy állítja elő, ez a belső fűtéshez tartozik, és a hőhatásfok nagyon magas. A közvetett ellenállású fűtéshez speciális ötvözetű anyagok vagy nemfémes anyagok szükségesek a fűtőelemek előállításához. A fűtőelemek hőt termelnek, amelyet sugárzás, konvekció és vezetés útján továbbítanak a fűthető tárgyra. Mivel a fűtött tárgy és a fűtőelem két részre oszlik, a fűtött tárgy típusa általában nincs korlátozva, és a művelet egyszerű.
A közvetett ellenállású fűtés fűtőelemeihez használt anyagok általában nagy ellenállást, alacsony hőmérsékleti ellenállási együtthatót, magas hőmérsékleten kicsi alakváltozást igényelnek, és nem könnyű megkönnyíteni. Általában olyan fémanyagokat használnak, mint a vas-alumínium ötvözet, a nikkel-króm ötvözet és a nemfémes anyagok, például a szilícium-karbid és a molibdén-diszilicid. A fém fűtőelemek maximális üzemi hőmérséklete az anyag típusától függően elérheti az 1000 ～ 1500 ℃ -ot; a nem fém fűtőalkatrészek legmagasabb üzemi hőmérséklete elérheti az 1500 ～ 1700 ℃ -ot. Ez utóbbi könnyen telepíthető, és helyébe a fűtőkemence léphet, de működéséhez feszültségszabályozó eszközre van szüksége, és élettartama rövidebb, mint az ötvözetű fűtőelemeké. Általában magas hőmérsékletű kemencékben használják, ahol a hőmérséklet meghaladja a fém fűtőelemek megengedett maximális üzemi hőmérsékletét, és néhány különleges alkalomra.
Indukciós fűtés
Magát a vezetőt a váltakozó elektromágneses mezőben a vezető által generált indukciós áram (örvényáram) által képzett hőhatás melegíti. A különböző fűtési folyamatok követelményei szerint az indukciós fűtésben használt váltakozó áramú tápegység frekvenciája magában foglalja az energiafrekvenciát (50-60 Hz), a köztes frekvenciát (60-10000 Hz) és a magas frekvenciát (10000 Hz-nél nagyobb). A tápellátás általában az iparban használt váltakozó áramú tápegység. A világ legtöbb országának frekvenciája 50 Hz. Az ipari frekvenciás tápegység által az indukciós fűtés által az indukciós eszköz által alkalmazott feszültségnek beállíthatónak kell lennie. A fűtőberendezések teljesítménye és az áramellátó hálózat kapacitása szerint nagyfeszültségű (6-10 kV) tápegység használható az áram transzformátoron keresztül történő ellátására; a fűtőberendezés közvetlenül is csatlakoztatható egy 380 voltos kisfeszültségű elektromos hálózatra.
A középfrekvenciás tápegységek hosszú ideig használták a közbenső frekvenciagenerátor-készleteket. Középfrekvenciás generátorból és hajtó aszinkron motorból áll. Ennek az egységnek a kimenő teljesítménye általában 50 és 1000 kilowatt közötti tartományban van. A teljesítményelektronikai technológia fejlődésével a tirisztoros inverter középfrekvenciás tápegységeit használják. Ez a köztes frekvenciájú tápegység egy tirisztor segítségével először átalakítja a váltakozó áram frekvenciáját egyenárammá, majd az egyenáramot a kívánt frekvenciájú váltakozó árammá alakítja. Az ilyen típusú változó frekvenciájú berendezések kis mérete, könnyű súlya, zajtalan és megbízható működése miatt fokozatosan felváltotta a köztes frekvenciájú generátor készleteket.
A nagyfrekvenciás tápegységek általában transzformátorral növelik a háromfázisú 380 voltos feszültséget nagyjából 20 000 voltos feszültségig, majd tirisztorral vagy nagyfeszültségű szilícium-egyenirányítóval korrigálják az AC-DC feszültséget, majd egy elektronikus oszcillátor Az egyenáram nagyfrekvenciás, nagyfeszültségű váltakozó árammá alakul. A nagyfrekvenciás tápegységek kimenő teljesítménye tíz kilowatt és száz kilowatt között mozog.
Az indukcióval fűtött tárgynak vezetőnek kell lennie. Amikor egy nagyfrekvenciás váltakozó áram áthalad egy vezetőn, a vezető bőrhatást vált ki, vagyis az áram sűrűsége a vezető felületén nagy, és az áram sűrűsége a vezető közepén kicsi.
Az indukciós fűtés egységesen hevítheti a tárgy egészét és a felületi fűtést; érezheti a fémet; nagy frekvencián megváltoztathatja a fűtőtekercs (más néven induktor) alakját, és tetszőleges helyi fűtést is végezhet.
Ívfűtés
Használja az ív által létrehozott magas hőmérsékletet az objektum melegítésére. Az ív két elektróda közötti gázkisülés jelensége. Az ív feszültsége nem magas, de az áram nagy. Erős áramát az elektródon elpárologtatott nagyszámú ion tartja fenn, így az ívet a környező mágneses mező könnyen befolyásolja. Amikor ív képződik az elektródák között, az ívoszlop hőmérséklete elérheti a 3000-6000K értéket, amely alkalmas fémek magas hőmérsékletű olvasztására.
Kétféle ívfűtés létezik, a közvetlen és a közvetett ívfűtés. A közvetlen ívfűtés ívárama közvetlenül áthalad a fűthető tárgyon, és a fűtendő tárgynak elektródnak vagy ívközegnek kell lennie. A közvetett ívfűtés ívárama nem halad át a fűthető tárgyon, és főleg az ív által sugárzott hő melegíti. Az ívfűtés jellemzői: magas ívhőmérséklet, tömény energia, és az acélgyártású elektromos ívkemence megolvadt medencéjének felületi teljesítménye elérheti az 560-1200 kilowattot négyzetméterenként. Az ívzaj azonban nagy, és volt-amper jellemzői negatív ellenállási jellemzők (süllyedési jellemzők). Az ív stabilitásának fenntartása érdekében az ívfűtés során az áramkör feszültségének pillanatnyi értéke nagyobb, mint az ívfeszültség értéke, amikor az íváram pillanatnyilag átlépi a nullát, és a rövidzárlati áram korlátozásához egy bizonyos értékű ellenállást kell sorosan csatlakozik az áramkörbe.
Elektronnyalábos fűtés
A tárgy felületét nagy sebességgel mozgó elektronok bombázzák, amelyek elektromos mező hatására felmelegítik. Az elektronnyaláb-fűtés fő alkotóeleme az elektronnyaláb-generátor, más néven elektronpisztoly. Az elektronpisztoly főleg katódból, fókuszáló elektródból, anódból, elektromágneses lencséből és elhajlító tekercsből áll. Az anód földelve van, és a katód a negatív magas pozícióhoz van csatlakoztatva. A fókuszált nyaláb általában azonos potenciállal rendelkezik, mint a katód, és a katód és az anód között gyorsuló elektromos mező képződik. A katód által kibocsátott elektronokat gyorsuló elektromos mező hatására nagy sebességre gyorsítják, elektromágneses lencse fókuszál, majd egy alakváltó tekercs által vezérlik, így az elektronnyaláb a melegítendő tárgy felé irányul. bizonyos irány.
Az elektronnyalábos fűtés előnyei: ①Vezérelheti az elektronnyaláb aktuális Ie értékét, amely könnyen és gyorsan megváltoztathatja a fűtési teljesítményt; ②Az elektromágneses lencsével szabadon lehet változtatni a fűtött részt vagy szabadon beállítani az elektronnyaláb bombázó rész területét; ③Növelheti a teljesítménysűrűséget, hogy az anyag a bombázott ponton azonnal elpárologjon.
Infravörös fűtés
Használjon infravörös sugárzást egy tárgy sugárzásához. Miután az objektum elnyeli az infravörös fényt, a sugárzó energiát hővé alakítja és felmelegíti.
Az infravörös elektromágneses hullám. A napspektrumban, a látható fény vörös végén kívül, ez egy láthatatlan sugárzó energia. Az elektromágneses spektrumban az infravörös hullámhossz-tartománya 0,75 és 1000 mikron között, a frekvenciatartomány pedig 3 × 10 és 4 × 10 Hz között van. Ipari alkalmazásokban az infravörös spektrum gyakran több sávra oszlik: 0,75 ~ 3,0 mikron a közeli infravörös régió; 3,0 ~ 6,0 mikron a középső infravörös régió; 6,0 ~ 15,0 mikron a távoli infravörös régió; 15,0 ~ 1000 mikron a szélső infravörös terület. A különböző tárgyak különbözőképpen képesek elnyelni az infravörös fényt. Még ugyanannak a tárgynak is különböző képessége van a különböző hullámhosszúságú infravörös fény elnyelésére. Ezért az infravörös fűtés alkalmazásakor megfelelő infravörös sugárforrást kell kiválasztani a fűtendő tárgy típusának megfelelően, hogy a sugárzási energia a fűtendő tárgy abszorpciós hullámhossz-tartományába koncentrálódjon, hogy jó fűtőhatás.
Az elektromos infravörös fűtés valójában az ellenállásfűtés egy speciális formája, amely sugárforrás előállításához olyan anyagokat használ, mint például volfrám, vas-nikkel vagy nikkel-króm ötvözet. Áramellátás után hősugárzást generál az ellenállása által generált hő miatt. Az általánosan használt elektromos infravörös fűtési sugárforrások a lámpa típusa (fényvisszaverő típus), a cső típusa (kvarc cső típusa) és a lemez típusa (lapos típusa). A lámpatípus infravörös izzó, amely radiátorként volfrámhuzalt használ, amely inert gázzal töltött üveghéjba van zárva, csakúgy, mint egy általános világító izzó. A radiátor áramellátás után hőt termel (a hőmérséklet alacsonyabb, mint az általános világító izzóké), amely nagy mennyiségű infravörös sugarat bocsát ki, körülbelül 1,2 mikron hullámhosszal. Ha az üveghéj belső falát fényvisszaverő réteggel vonják be, akkor az infravörös sugarak egy irányba koncentrálódhatnak, így a lámpa típusú infravörös sugárforrást fényvisszaverő infravörös sugárzónak is nevezik. A cső típusú infravörös sugárforrás csöve kvarcüvegből készül, középen volfrámhuzallal, ezért kvarccső típusú infravörös radiátornak is nevezik. A lámpa és a cső típusa által kibocsátott infravörös fény hullámhossza 0,7 és 3 mikron között van, és az üzemi hőmérséklet viszonylag alacsony. Általában fűtésre, sütésre, szárításra használják a könnyű- és textiliparban, valamint az infravörös fizioterápiát az orvosi kezelés során. A lemez típusú infravörös sugárforrás sugárzási felülete sík felület, amely lapos ellenállólemezből áll. Az ellenállólemez elülső részét nagy visszaverési együtthatóval rendelkező anyaggal, a hátoldalát pedig alacsony visszaverési együtthatóval rendelkező anyaggal vonják be, így a hőenergia nagy részét elölről sugározzák. A lemeztípus üzemi hőmérséklete elérheti az 1000 ℃ feletti hőmérsékletet, és felhasználható acélanyagok, nagy átmérőjű csövek és tartályok hegesztéseihez.
Mivel az infravörös erős behatolási képességgel rendelkezik, a tárgyak könnyen elnyelik, és miután a tárgyak elnyelik, azonnal hőenergiává alakulnak; az energiaveszteség az infravörös fűtés előtt és után kicsi, a hőmérséklet könnyen szabályozható, és a fűtés minősége magas. Ezért az infravörös fűtés alkalmazása gyorsan fejlődik.
Közepes fűtés
Használjon nagyfrekvenciás elektromos teret a szigetelőanyag melegítésére. A fő hőtárgy dielektromos. Amikor a dielektrikum egy váltakozó elektromos mezőbe kerül, az ismételten polarizálódik (az elektromos mező hatására a dielektrikum felületén vagy belsejében azonos mennyiségű ellentétes polaritású töltés jelenik meg), ezáltal átalakítva az elektromos energiát az elektromos mező hővé.
A közepes fűtésre használt elektromos mező frekvenciája nagyon magas. A közepes, rövid hullámú és ultrarövid hullámú sávokban a frekvencia több száz kilohertz és 300 MHz között van, amit nagyfrekvenciás dielektromos fűtésnek nevezünk. Ha 300 MHz-nél nagyobb és eléri a mikrohullámú sávot, akkor mikrohullámú dielektromos fűtésnek nevezzük. A nagyfrekvenciás dielektromos fűtést általában a két lemez közötti elektromos mezőben hajtják végre; miközben a mikrohullámú dielektromos melegítést hullámvezető, rezonáns üreg vagy mikrohullámú antenna sugárzási területe alatt hajtják végre.
Amikor a dielektrikumot nagyfrekvenciás elektromos mezőben melegítik, az egység térfogatában felvett elektromos teljesítmény P=0,566fEεrtgδ × 10 (W / cm)
Hőben kifejezve:
H=1,33fEεrtgδ × 10 (cal / sec · cm)
Ahol f a nagyfrekvenciás elektromos tér frekvenciája, εr a dielektrikum relatív permittivitása, δ a dielektromos veszteség szöge és E az elektromos térerőssége. A képletből látható, hogy a dielektrikum által a nagyfrekvenciás elektromos mezőből felvett elektromos teljesítmény arányos az E elektromos tér erősségének négyzetével, az elektromos mező f frekvenciájával és a dielektromos δ veszteségszögével. . E-t és f-t az alkalmazott elektromos mező határozza meg, és εr maga a dielektrikum jellegétől függ. Ezért a közepes fűtés tárgya elsősorban a nagy közepes veszteségű anyag.
Közepes fűtés, mivel a dielektrikumban (fűtendő tárgy) belül hő keletkezik, összehasonlítva más külső fűtéssel, a fűtési sebesség nagy, a hőhatásfok magas és a fűtés egyenletes.
A közegmelegítés az ipari hőgélt, száraz gabonát, papírt, fát és más szálas anyagokat melegítheti fel; emellett előmelegítheti a műanyagot formázás előtt, és megkötheti a gumivulkanizálást, valamint a fát, műanyagot stb. Megfelelő elektromos tér frekvencia és eszköz kiválasztása csak a ragasztó ragasztóját melegítheti a rétegelt lemez melegítésénél, anélkül, hogy magát a rétegelt lemezt érintené. Homogén anyagok esetében a hevítés egészében elvégezhető.