Odporové kúrenie
Jouleov efekt prúdu sa používa na premenu elektrickej energie na tepelnú energiu na ohrev objektov. [1] Spravidla sa delí na priame odporové vykurovanie a nepriame odporové vykurovanie. Napájacie napätie formovacieho zariadenia sa priamo aplikuje na ohrievaný objekt. Pri prúdení prúdu sa samotný objekt zahrieva. Žehliaci stroj je vyhrievaný.
Bude mať horúčku. Objekt, ktorý môže byť priamo odporovo ohrievaný, musí byť vodič, musí však mať vyšší odpor. Pretože teplo vytvára samotný vykurovaný objekt, patrí k vnútornému vykurovaniu a tepelná účinnosť je veľmi vysoká. Nepriame odporové vykurovanie vyžaduje na výrobu vykurovacích telies špeciálne legované materiály alebo nekovové materiály. Vykurovacie články vytvárajú teplo, ktoré sa prenáša na ohrievaný objekt pomocou žiarenia, konvekcie a vedenia. Pretože vyhrievaný predmet a vyhrievací článok sú rozdelené na dve časti, typ vyhrievaného objektu nie je všeobecne obmedzený a jeho ovládanie je jednoduché.
Materiály použité na vykurovacie články nepriameho ohrevu všeobecne vyžadujú vysoký odpor, nízky teplotný koeficient odporu, malú deformáciu pri vysokých teplotách a nie je ľahké ich krehnúť. Bežne sa používajú kovové materiály, ako je zliatina železa a hliníka, zliatina niklu a chrómu, a nekovové materiály, ako je karbid kremíka a disilicid molybdénu. Maximálna pracovná teplota kovových vykurovacích telies môže podľa typu materiálu dosiahnuť 1 000 ～ 1 500 ℃; najvyššia pracovná teplota nekovových vykurovacích komponentov môže dosiahnuť 1 500 ～ 1 700 ℃. Posledne menovaný sa ľahko inštaluje a môže byť nahradený vykurovacou pecou, ale keď pracuje, potrebuje zariadenie na reguláciu napätia a jeho životnosť je kratšia ako životnosť zliatinových vykurovacích prvkov. Spravidla sa používa vo vysokoteplotných peciach, na miestach, kde teplota presahuje prípustnú maximálnu pracovnú teplotu kovových vykurovacích telies a pri zvláštnych príležitostiach.
Indukčný ohrev
Samotný vodič sa ohrieva tepelným účinkom tvoreným indukčným prúdom (vírivý prúd) generovaným vodičom v striedavom elektromagnetickom poli. Podľa rôznych požiadaviek na proces ohrevu frekvencia napájacieho zdroja striedavého prúdu používaného pri indukčnom ohreve zahŕňa frekvenciu napájania (50 - 60 Hz), strednú frekvenciu (60 - 10 000 Hz) a vysokofrekvenčnú (vyššiu ako 10 000 Hz). Frekvenčný napájací zdroj je zvyčajne striedavý napájací zdroj používaný v priemysle. Frekvencia napájania väčšiny krajín sveta je 50 Hz. Napätie privádzané na indukčné zariadenie zdrojom priemyselnej frekvencie na indukčné ohrievanie musí byť nastaviteľné. Podľa výkonu vykurovacieho zariadenia a kapacity napájacej siete možno na napájanie cez transformátor použiť vysokonapäťový napájací zdroj (6 - 10 kV); vykurovacie zariadenie môže byť tiež priamo pripojené k 380-voltovej nízkonapäťovej elektrickej sieti.
Medzifrekvenčné napájacie zdroje už dlho používali medzifrekvenčné generátorové sústavy. Skladá sa z medzifrekvenčného generátora a asynchrónneho motora pohonu. Výstupný výkon tejto jednotky je zvyčajne v rozmedzí od 50 do 1 000 kilowattov. S rozvojom technológie výkonovej elektroniky sa teraz používajú tyristorové invertorové medzifrekvenčné napájacie zdroje. Tento medzifrekvenčný napájací zdroj využíva tyristor na to, aby najskôr premenil striedavý prúd napájacej frekvencie na jednosmerný prúd a potom premenil jednosmerný prúd na striedavý prúd požadovanej frekvencie. Kvôli malým rozmerom, nízkej hmotnosti, nehlučnej a spoľahlivej prevádzke tohto druhu zariadení s variabilnou frekvenciou postupne nahradil súpravy medzifrekvenčných generátorov.
Vysokofrekvenčné napájacie zdroje zvyčajne používajú transformátor na zvýšenie trojfázového napätia 380 V na vysoké napätie asi 20 000 voltov a potom pomocou tyristora alebo vysokonapäťového kremíkového usmerňovača usmerňujú frekvenciu striedavého prúdu na jednosmerný prúd a potom používajú elektronický oscilátor Jednosmerný prúd sa transformuje na vysokofrekvenčný vysokonapäťový striedavý prúd. Výstupný výkon vysokofrekvenčných napájacích zariadení sa pohybuje od desiatok kilowattov po stovky kilowattov.
Predmet ohrievaný indukciou musí byť vodič. Keď vysokofrekvenčný striedavý prúd prechádza vodičom, vodič vytvára kožný efekt, to znamená, že prúdová hustota na povrchu vodiča je veľká a prúdová hustota v strede vodiča je malá.
Indukčné ohrievanie môže rovnomerne zahrievať objekt ako celok a povrchové ohrievanie; môže cítiť kov; pri vysokej frekvencii môže meniť tvar vykurovacej špirály (tiež známej ako induktor) a môže tiež vykonávať ľubovoľné miestne ohrievanie.
Oblúkové kúrenie
Na zahriatie objektu použite vysokú teplotu generovanú oblúkom. Oblúk je jav výboja plynu medzi dvoma elektródami. Napätie oblúka nie je vysoké, ale prúd je veľký. Jeho silný prúd udržuje veľké množstvo iónov odparených na elektróde, takže oblúk je ľahko ovplyvniteľný okolitým magnetickým poľom. Keď sa medzi elektródami vytvorí oblúk, teplota kolóny s oblúkom môže dosiahnuť 3000 - 6000 K, čo je vhodné na tavenie kovov pri vysokej teplote.
Existujú dva typy elektrického oblúka, priame a nepriame. Prúd oblúka priameho ohrevu oblúka prechádza priamo cez objekt, ktorý sa má ohrievať, a objekt, ktorý sa má ohrievať, musí byť elektróda alebo médium oblúka. Prúd oblúka nepriameho ohrevu oblúka neprechádza ohrievaným predmetom a je ohrievaný hlavne teplom vyžarovaným oblúkom. Charakteristiky oblúkového ohrevu sú: vysoká teplota oblúka, koncentrovaná energia a povrchový výkon roztaveného bazénu oceľovej elektrickej oblúkovej pece môže dosiahnuť 560-1200 kilowattov na meter štvorcový. Šum oblúka je však veľký a jeho voltampérové charakteristiky sú negatívnymi charakteristikami odporu (klesajúca charakteristika). Aby sa udržala stabilita oblúka počas ohrevu oblúka, je okamžitá hodnota napätia obvodu vyššia ako hodnota napätia oblúka, keď prúd oblúka okamžite prekročí nulu, a aby sa obmedzil skratový prúd, musí byť odpor určitej hodnoty zapojené do série v silovom obvode.
Ohrev elektrónovým lúčom
Povrch objektu bombardujú elektróny pohybujúce sa vysokou rýchlosťou pôsobením elektrického poľa, ktoré ho zahrieva. Hlavnou zložkou na ohrev elektrónového lúča je elektrónový lúčový generátor, tiež známy ako elektrónové lúče. Elektrónová pištoľ sa skladá hlavne z katódy, zaostrovacej elektródy, anódy, elektromagnetickej šošovky a vychyľovacej cievky. Anóda je uzemnená a katóda je pripojená k zápornej vysokej polohe. Zaostrený lúč je zvyčajne na rovnakom potenciáli ako katóda a medzi katódou a anódou sa vytvára akcelerujúce elektrické pole. Elektróny emitované katódou sa urýchľujú na vysokú rýchlosť pôsobením akcelerujúceho elektrického poľa, zaostrené elektromagnetickou šošovkou a potom sa riadia pomocou vychyľovacej cievky, takže elektrónový lúč smeruje k objektu, ktorý sa má ohrievať. určitým smerom.
Výhody zahrievania elektrónovým lúčom sú: rolKontrola aktuálnej hodnoty Ie elektrónového lúča, ktorá môže ľahko a rýchlo meniť vykurovací výkon; ② Elektromagnetickú šošovku je možné použiť na voľnú výmenu vyhrievanej časti alebo na ľubovoľné nastavenie oblasti časti bombardovania elektrónovým lúčom; AnCan Zvýšte hustotu výkonu tak, aby sa materiál v bombardovanom bode okamžite odparil.
Infračervené kúrenie
Na vyžarovanie objektu používajte infračervené žiarenie. Potom, čo objekt absorbuje infračervené žiarenie, premieňa sálavú energiu na teplo a ohrieva sa.
Infračervené žiarenie je elektromagnetické vlnenie. V slnečnom spektre je to mimo červeného konca viditeľného svetla neviditeľná žiarivá energia. V elektromagnetickom spektre je rozsah vlnových dĺžok infračerveného žiarenia medzi 0,75 a 1 000 mikrónov a frekvenčný rozsah medzi 3 × 10 a 4 × 10 Hz. V priemyselných aplikáciách je infračervené spektrum často rozdelené do niekoľkých pásiem: 0,75 ~ 3,0 mikrónov je blízka infračervená oblasť; 3,0 ~ 6,0 mikrónov je stredná infračervená oblasť; 6,0 ~ 15,0 mikrónov je vzdialená infračervená oblasť; 15,0 ~ 1 000 mikrónov je extrémne vzdialená infračervená oblasť. Rôzne objekty majú rôznu schopnosť absorbovať infračervené svetlo. Aj ten istý objekt má inú schopnosť absorbovať infračervené svetlo rôznych vlnových dĺžok. Preto sa pri aplikácii infračerveného ohrevu musí zvoliť vhodný zdroj infračerveného žiarenia podľa typu ohrievaného objektu, aby sa energia žiarenia koncentrovala v rozmedzí absorpčných vlnových dĺžok ohrievaného objektu, aby sa získalo dobrý vykurovací efekt.
Elektrické infračervené vykurovanie je v skutočnosti špeciálna forma odporového vykurovania, pri ktorej sa ako zdroj žiarenia používajú materiály ako volfrám, železo-nikel alebo zliatina niklu a chrómu. Po zapnutí generuje tepelné žiarenie v dôsledku tepla generovaného jeho odporom. Bežne používané elektrické infračervené zdroje vykurovacieho žiarenia sú žiarovkové (reflexné), trubicové (kremenné) a doskové (ploché). Typ žiarovky je infračervená žiarovka, ktorá ako radiátor používa volfrámový drôt, ktorý je utesnený v sklenenej škrupine naplnenej inertným plynom, rovnako ako žiarovka na všeobecné osvetlenie. Radiátor generuje po napájaní teplo (teplota je nižšia ako teplota žiaroviek bežného osvetlenia), ktoré vyžaruje veľké množstvo infračervených lúčov s vlnovou dĺžkou asi 1,2 mikrónu. Ak je vnútorná stena skleneného plášťa potiahnutá reflexnou vrstvou, môžu sa infračervené lúče sústrediť v jednom smere, takže sa zdroj infračerveného žiarenia lampového typu nazýva aj reflexný infračervený žiarič. Rúrka zdroja infračerveného žiarenia trubicového typu je vyrobená z kremenného skla s volfrámovým drôtom v strede, preto sa jej hovorí aj infračervený žiarič kremennej trubice. Vlnová dĺžka infračerveného svetla vyžarovaného typom žiarovky a trubice je v rozmedzí 0,7 až 3 mikróny a pracovná teplota je relatívne nízka. Spravidla sa používa na kúrenie, pečenie, sušenie v ľahkom a textilnom priemysle a na infračervenú fyzioterapiu v lekárstve. Povrch žiarenia zdroja infračerveného žiarenia doskového typu je rovný povrch zložený z plochej odporovej dosky. Predná strana odporovej dosky je potiahnutá materiálom s veľkým koeficientom odrazu a zadná strana je potiahnutá materiálom s nízkym koeficientom odrazu, takže väčšina tepelnej energie je vyžarovaná spredu. Pracovná teplota doskového typu môže dosiahnuť viac ako 1 000 ° C a môže sa použiť na žíhanie zvarov z oceľových materiálov a rúrok a nádob s veľkým priemerom.
Pretože infračervené žiarenie má silnú penetračnú schopnosť, je ľahké ho absorbovať objektmi a po absorpcii predmetmi sa okamžite premení na tepelnú energiu; strata energie pred a po infračervenom ohreve je malá, teplota sa dá ľahko regulovať a kvalita ohrevu je vysoká. Preto sa aplikácia infračerveného vykurovania rýchlo rozvíja.
Stredné kúrenie
Na zahriatie izolačného materiálu použite vysokofrekvenčné elektrické pole. Hlavný vykurovací objekt je dielektrický. Keď je dielektrikum umiestnené v striedavom elektrickom poli, bude opakovane polarizované (pôsobením elektrického poľa sa na povrchu alebo vo vnútri dielektrika objaví rovnaké množstvo náboja s opačnou polaritou), čím premení elektrickú energiu na elektrické pole na teplo.
Frekvencia elektrického poľa používaného na stredné vykurovanie je veľmi vysoká. V stredných, krátkych vlnách a ultrakrátkych vlnách je frekvencia stovky kilohertzov až 300 MHz, čo sa nazýva vysokofrekvenčné dielektrické vykurovanie. Ak je vyšší ako 300 MHz a dosiahne mikrovlnné pásmo, nazýva sa to mikrovlnné dielektrické ohrievanie. Zvyčajne sa vysokofrekvenčné dielektrické ohrievanie vykonáva v elektrickom poli medzi dvoma doskami; zatiaľ čo mikrovlnné dielektrické zahrievanie sa vykonáva pod radiačným poľom vlnovodu, rezonančnej dutiny alebo mikrovlnnej antény.
Keď sa dielektrikum zahrieva vo vysokofrekvenčnom elektrickom poli, je elektrická energia odobratá v jeho jednotkovom objeme P=0,566 fEεrtgδ × 10 (W / cm)
Ak je vyjadrená v teple, je to:
H=1,33fEεrtgδ × 10 (kal / s · cm)
Kde f je frekvencia vysokofrekvenčného elektrického poľa, εr je relatívna permitivita dielektrika, δ je uhol dielektrickej straty a E je sila elektrického poľa. Z vzorca vidno, že elektrická energia čerpaná dielektrikom z vysokofrekvenčného elektrického poľa je úmerná druhej mocnine sily elektrického poľa E, frekvencii f elektrického poľa a stratovému uhlu δ dielektrika. . E a f sú určené aplikovaným elektrickým poľom a εr závisí od povahy samotného dielektrika. Preto je predmetom stredného ohrevu hlavne materiál s veľkými strednými stratami.
Stredné kúrenie, pretože teplo sa vytvára vo vnútri dielektrika (objektu, ktorý sa má ohrievať), v porovnaní s iným vonkajším ohrevom je rýchlosť ohrevu vysoká, tepelná účinnosť je vysoká a ohrev je rovnomerný.
Ohrev média môže ohriať termálny gél v priemysle, suché zrno, papier, drevo a iné vláknité materiály; môže tiež pred formovaním predhriať plast a spojiť vulkanizáciu gumy a drevo, plast atď. Voľba vhodnej frekvencie a zariadenia elektrického poľa môže pri zahrievaní preglejky zahriať iba lepidlo bez ovplyvnenia samotnej preglejky. U homogénnych materiálov sa môže ohrev vykonávať ako celok.