Vastuslämmitys
Virran Joule-vaikutusta käytetään muuntamaan sähköenergia lämpöenergiaksi esineiden lämmittämiseksi. [1] Jaettu yleensä suoravastuslämmitykseen ja epäsuoraan vastuslämmitykseen. Ensimmäisen virtalähdejännite kohdistetaan suoraan lämmitettävään esineeseen. Kun virta virtaa, esine itse kuumenee. Silityskone on lämmitetty.
Sillä on kuume. Kohteen, joka voidaan lämmittää suoraan vastuskuumennuksella, on oltava johdin, mutta sillä on oltava suurempi resistiivisyys. Koska lämpö syntyy itse lämmitetystä esineestä, se kuuluu sisäiseen lämmitykseen, ja lämpötehokkuus on erittäin korkea. Epäsuora vastuslämmitys vaatii erityisiä seosmateriaaleja tai ei-metallisia materiaaleja lämmityselementtien valmistamiseksi. Lämmityselementit tuottavat lämpöä, joka välitetään lämmitettävään esineeseen säteilyn, konvektion ja johtamisen avulla. Koska lämmitetty esine ja lämmityselementti on jaettu kahteen osaan, lämmitetyn esineen tyyppiä ei yleensä ole rajoitettu ja toiminta on yksinkertaista.
Epäsuoran vastuksen lämmityksen lämmityselementteihin käytetyt materiaalit vaativat yleensä suurta resistiivisyyttä, matalan lämpötilan kestokerrointa, pientä muodonmuutosta korkeissa lämpötiloissa ja niitä ei ole helppo murskata. Yleisesti käytettyjä ovat metallimateriaalit, kuten rauta-alumiiniseos, nikkeli-kromiseos ja ei-metalliset materiaalit, kuten piikarbidi ja molybdeenidisilisidi. Metallilämmityselementtien suurin käyttölämpötila voi nousta 1000 ～ 1500 ℃ materiaalityypin mukaan; ei-metallisten lämmityskomponenttien korkein käyttölämpötila voi nousta 1500 ～ 1700 ℃. Jälkimmäinen on helppo asentaa ja se voidaan korvata lämmitysuunilla, mutta se tarvitsee toimiakseen jännitteen säätölaitetta ja sen käyttöikä on lyhyempi kuin seostettujen lämmityselementtien. Sitä käytetään yleensä korkean lämpötilan uuneissa, paikoissa, joissa lämpötila ylittää metallilämmityselementtien sallitun enimmäiskäyttölämpötilan, ja joissakin erikoistilanteissa.
Induktiolämmitys
Itse johdin lämmitetään lämpövaikutuksella, joka muodostuu johtimen aiheuttamasta induktiovirrasta (pyörrevirta) vaihtelevassa sähkömagneettisessa kentässä. Eri lämmitysprosessivaatimusten mukaan induktiolämmityksessä käytetyn vaihtovirtalähteen taajuus sisältää tehotaajuuden (50-60 Hz), välitaajuuden (60-10000 Hz) ja korkean taajuuden (yli 10000 Hz). Virtataajuusjännite on yleensä teollisuudessa käytetty vaihtovirtalähde. Useimpien maailman maiden virtataajuus on 50 Hz. Teollisuuden taajuussyötön induktiolaitteeseen induktiolämmityksen käyttämän jännitteen on oltava säädettävissä. Lämmityslaitteiden tehon ja virransyöttöverkon kapasiteetin mukaan suurjännitelähdettä (6-10 kV) voidaan käyttää virran syöttämiseen muuntajan kautta; lämmityslaitteet voidaan myös liittää suoraan 380 voltin pienjänniteverkkoon.
Keskitaajuiset virtalähteet ovat käyttäneet välitaajuusgeneraattoreita pitkään. Se koostuu välitaajuusgeneraattorista ja taajuusmuuttajan asynkronimoottorista. Tämän yksikön lähtöteho on yleensä välillä 50-1000 kilowattia. Tehoelektroniikkatekniikan kehittyessä käytetään nyt tyristorimuuntimen välitaajuisia virtalähteitä. Tämä välitaajuinen virtalähde käyttää tyristoria muuntamaan ensin tehotaajuisen vaihtovirran tasavirraksi ja sitten tasavirran vaaditun taajuuden vaihtovirraksi. Tämän tyyppisen vaihtelevan taajuuden laitteiden pienen koon, keveyden, äänettömän ja luotettavan toiminnan vuoksi se on vähitellen korvannut välitaajuusgeneraattorisarjat.
Suurtaajuiset virtalähteet käyttävät yleensä muuntajaa lisäämään kolmivaiheisen 380 voltin jännitteen noin 20000 voltin suurjännitteeksi, ja sitten tyristorilla tai suurjännitteisellä pii-tasasuuntaajalla tasasuuntaa virtataajuus AC: stä DC: hen ja käytä sitten elektroninen oskillaattori Tasavirta muunnetaan suurtaajuiseksi suurjännitteiseksi vaihtovirraksi. Suurtaajuisten virtalähdelaitteiden lähtöteho vaihtelee kymmenistä kilowateista satoihin kilowateihin.
Induktiolla lämmitettävän esineen on oltava johdin. Kun suurtaajuinen vaihtovirta kulkee johtimen läpi, johdin tuottaa ihovaikutuksen, toisin sanoen virtatiheys johtimen pinnalla on suuri ja virtatiheys johtimen keskellä on pieni.
Induktiolämmitys voi tasaisesti lämmittää koko kohteen ja pintalämmityksen; se voi sulaa metallia; suurella taajuudella se voi muuttaa lämmityspatterin (tunnetaan myös induktorina) muodon ja se voi myös suorittaa mielivaltaisen paikallisen lämmityksen.
Kaarilämmitys
Käytä kaaren tuottamaa korkeaa lämpötilaa esineen lämmittämiseen. Kaari on ilmiö kaasun purkautumisesta kahden elektrodin välillä. Kaaren jännite ei ole korkea, mutta virta on suuri. Sen voimakasta virtaa ylläpitää suuri määrä elektrodilla haihtuneita ioneja, joten ympäröivä magneettikenttä vaikuttaa helposti kaariin. Kun elektrodien välille muodostuu kaari, kaaripylvään lämpötila voi nousta 3000-6000K, mikä soveltuu metallien sulatukseen korkeassa lämpötilassa.
Kaarilämmitystä on kahta tyyppiä, suora ja epäsuora kaarilämmitys. Suoran kaarilämmityksen kaarivirta kulkee suoraan lämmitettävän esineen läpi, ja lämmitettävän kohteen on oltava kaaren elektrodi tai väliaine. Epäsuoran kaarilämmityksen kaarivirta ei kulje lämmitettävän esineen läpi, ja sitä lämmitetään pääasiassa kaaren säteilemällä lämmöllä. Kaarilämmityksen ominaisuudet ovat: korkea valokaaren lämpötila, väkevöity energia ja teräksenvalmistuskaariuunin sulan altaan pintateho voi nousta 560-1200 kilowattia neliömetriä kohti. Kaarekohina on kuitenkin suuri, ja sen volttiampeeriominaisuudet ovat negatiivisia vastusominaisuuksia (laskeutumisominaisuudet). Kaaren vakauden ylläpitämiseksi valokaaren lämmityksen aikana piirin jännitteen hetkellinen arvo on suurempi kuin kaarijännitteen arvo, kun kaarivirta ylittää hetkellisesti nollan, ja oikosulkuvirran rajoittamiseksi on oltava tietty vastus kytketty sarjaan virtapiiriin.
Elektronisuihkulämmitys
Esineen pintaa pommittavat elektronit, jotka liikkuvat suurella nopeudella sähkökentän vaikutuksesta sen lämmittämiseksi. Elektronisäteen lämmityksen pääkomponentti on elektronisuihkugeneraattori, joka tunnetaan myös nimellä elektronipistooli. Elektronipistooli koostuu pääasiassa katodista, tarkennuselektrodista, anodista, sähkömagneettisesta linssistä ja taipumakelasta. Anodi on maadoitettu, ja katodi on kytketty negatiiviseen korkeaan asentoon. Kohdennettu säde on yleensä samalla potentiaalilla kuin katodi, ja katodin ja anodin välille muodostuu kiihtyvä sähkökenttä. Katodin lähettämät elektronit kiihtyvät suurelle nopeudelle kiihtyvän sähkökentän vaikutuksesta, keskittyvät sähkömagneettisella linssillä ja ohjataan sitten taipumakelalla siten, että elektronisäde on suunnattu kuumennettavaa kohdetta kohti. tietty suunta.
Elektronisuihkulämmityksen edut ovat: ① Ohjaa elektronisuihkun nykyistä arvoa Ie, joka voi muuttaa lämmitystehoa helposti ja nopeasti; ElectSähkömagneettisella linssillä voidaan vaihtaa vapaasti lämmitettyä osaa tai säätää vapaasti elektronisuihkupommitusosan aluetta; AnVoi lisätä tehotiheyttä niin, että pommitetun pisteen materiaali haihtuu välittömästi.
Infrapunalämmitys
Käytä infrapunasäteilyä kohteen säteilemiseen. Kun esine absorboi infrapunaa, se muuntaa säteilyenergian lämpöksi ja lämmitetään.
Infrapuna on sähkömagneettinen aalto. Auringon spektrissä, näkyvän valon punaisen pään ulkopuolella, se on näkymätön säteilyenergia. Sähkömagneettisessa spektrissä infrapunan aallonpituusalue on 0,75-1000 mikronia ja taajuusalue on 3 × 10 - 4 × 10 Hz. Teollisissa sovelluksissa infrapunaspektri on usein jaettu useisiin kaistoihin: 0,75 - 3,0 mikronia on lähellä oleva infrapuna-alue; 3,0 ~ 6,0 mikronia on keski-infrapuna-alue; 6,0 ~ 15,0 mikronia on kaukana oleva infrapuna-alue; 15,0 ~ 1000 mikronia on äärimmäisen infrapuna-alue. Eri kohteilla on erilainen kyky absorboida infrapunavaloa. Jopa samalla esineellä on erilainen kyky absorboida eri aallonpituuksien infrapunavaloa. Siksi infrapunalämmitystä käytettäessä on valittava sopiva infrapunasäteilyn lähde lämmitettävän kohteen tyypin mukaan siten, että säteilyenergia keskittyy lämmitettävän kohteen absorbointiaallonpituusalueelle, jotta saadaan hyvä lämmitysvaikutus.
Sähköinen infrapunalämmitys on itse asiassa erityinen vastuslämmityksen muoto, joka käyttää säteilylähteenä lämpöpatterina materiaaleja, kuten volframia, rauta-nikkeliä tai nikkeli-kromiseosta. Virtakytkennän jälkeen se tuottaa lämpösäteilyä sen vastuksen tuottaman lämmön ansiosta. Yleisesti käytettyjä sähköisiä infrapunalämmityslähteitä ovat lampputyyppi (heijastava tyyppi), putkityyppi (kvartsiputketyyppi) ja levytyyppi (litteä tyyppi). Lampputyyppi on infrapunalamppu, joka käyttää lämpöpatterina volframilangkaa, joka on suljettu inertillä kaasulla täytettyyn lasikuoreen, aivan kuten yleinen lamppu. Säteilijä tuottaa lämpöä virran saamisen jälkeen (lämpötila on matalampi kuin yleisten lamppujen lämpötila), mikä tuottaa suuren määrän infrapunasäteitä, joiden aallonpituus on noin 1,2 mikronia. Jos lasikuoren sisäseinä on päällystetty heijastavalla kerroksella, infrapunasäteet voidaan keskittää yhteen suuntaan, joten lampputyyppistä infrapunasäteilyn lähdettä kutsutaan myös heijastavaksi infrapunasäteilijäksi. Putkityyppisen infrapunasäteilylähteen putki on valmistettu kvartsilasista, jonka keskellä on volframilanka, joten sitä kutsutaan myös kvartsiputkityyppiseksi infrapunasäteilijäksi. Lampputyypin ja putkityypin lähettämän infrapunavalon aallonpituus on alueella 0,7 - 3 mikronia, ja käyttölämpötila on suhteellisen alhainen. Sitä käytetään yleensä lämmitykseen, leivontaan, kuivaukseen kevyt- ja tekstiiliteollisuudessa sekä infrapunafysioterapiaan lääketieteellisessä hoidossa. Levytyyppisen infrapunasäteilylähteen säteilypinta on tasainen pinta, joka koostuu tasaisesta resistiivisestä levystä. Resistiivisen levyn etuosa on päällystetty materiaalilla, jolla on suuri heijastuskerroin, ja kääntöpuoli on päällystetty materiaalilla, jolla on pieni heijastuskerroin, joten suurin osa lämpöenergiasta säteilee edestä. Levytyypin käyttölämpötila voi olla yli 1000 ℃, ja sitä voidaan käyttää teräsmateriaalien hitsien ja suurihalkaisijaisten putkien ja astioiden hehkuttamiseen.
Koska infrapunalla on voimakas tunkeutumiskyky, esineet absorboivat sen helposti, ja esineiden imeytyessä se muuttuu välittömästi lämpöenergiaksi; energiahäviö ennen infrapunalämmitystä ja sen jälkeen on pieni, lämpötilaa on helppo hallita ja lämmityksen laatu on korkea. Siksi infrapunalämmityksen soveltaminen kehittyy nopeasti.
Keskilämmitys
Käytä korkeataajuista sähkökenttää eristemateriaalin lämmittämiseen. Päälämmitysobjekti on dielektrinen. Kun dielektrinen laite sijoitetaan vaihtelevaan sähkökenttään, se polarisoituu toistuvasti (sähkökentän vaikutuksesta dielektrisen pinnalle tai sisäpuolelle ilmestyy sama määrä vastakkaisen napaisuuden varausta), mikä muuntaa sähköenergian sähkökenttä lämpöön.
Keskilämmitykseen käytetyn sähkökentän taajuus on erittäin korkea. Keski-, lyhyt- ja ultralyhyillä aaltoalueilla taajuus on satoja kilohertsiä - 300 MHz, jota kutsutaan suurtaajuuksiseksi dielektriseksi lämmitykseksi. Jos se on yli 300 MHz ja saavuttaa mikroaaltokaistan, sitä kutsutaan mikroaaltojen dielektriseksi lämmitykseksi. Yleensä suurtaajuinen dielektrinen lämmitys suoritetaan kahden levyn välisessä sähkökentässä; samalla kun mikroaaltojen dielektrinen lämmitys suoritetaan aaltojohtimen, resonanssiontelon tai mikroaaltouunin säteilykentän alla.
Kun dielektristä ainetta kuumennetaan suurtaajuisella sähkökentällä, sen yksikkötilavuudessa käytetty sähköteho on P=0,566fEεrtgδ × 10 (W / cm)
Lämpöä ilmaistuna se on:
H=1,33fEεrtgδ × 10 (cal / s · cm)
Missä f on suurtaajuisen sähkökentän taajuus, εr on dielektrisen suhteellinen läpäisevyys, δ on dielektrisen häviön kulma ja E on sähkökentän voimakkuus. Kaavasta voidaan nähdä, että dielektrisen vetämä sähköteho suurtaajuisesta sähkökentästä on verrannollinen sähkökentän voimakkuuden E neliöön, sähkökentän taajuuteen f ja dielektrisen häviökulmaan δ. . E ja f määräytyvät käytetyn sähkökentän perusteella, ja εr riippuu itse dielektrikon luonteesta. Siksi keskilämmityksen kohteena on pääasiassa materiaali, jolla on suuri keskihäviö.
Keskilämmitys, koska lämpöä syntyy dielektrisen (lämmitettävä esine) sisällä, verrattuna muihin ulkoisiin lämmityksiin, lämmitysnopeus on nopea, lämpötehokkuus on korkea ja lämmitys on tasaista.
Väliaineen lämmitys voi lämmittää teollisuuden geeliä, kuivaa viljaa, paperia, puuta ja muita kuitumateriaaleja; se voi myös esilämmittää muovia ennen muovaamista ja sitoa kumin vulkanointia ja puuta, muovia jne. Oikean sähkökentän taajuuden ja laitteen valitseminen voi vain lämmittää vaneria kuumennettaessa liimaliimaa vaikuttamatta itse vaneriin. Homogeenisten materiaalien lämmitys voidaan suorittaa kokonaisuutena.