Weerstandsverwarming
Het joule-effect van stroom wordt gebruikt om elektrische energie om te zetten in thermische energie om objecten te verwarmen. [1] Meestal onderverdeeld in directe weerstandsverwarming en indirecte weerstandsverwarming. De voedingsspanning van de eerste wordt rechtstreeks op het te verwarmen object toegepast. Als er stroom vloeit, wordt het object zelf verwarmd. De strijkmachine is verwarmd.
Het zal koorts hebben. Het object dat direct met weerstand kan worden verwarmd, moet een geleider zijn, maar het moet een hogere soortelijke weerstand hebben. Omdat de warmte wordt gegenereerd door het verwarmde object zelf, behoort het tot interne verwarming en is het thermisch rendement erg hoog. Indirecte weerstandsverwarming vereist speciale legeringsmaterialen of niet-metalen materialen om verwarmingselementen te maken. De verwarmingselementen wekken warmte op die door middel van straling, convectie en geleiding wordt overgedragen op het te verwarmen object. Omdat het verwarmde object en het verwarmingselement in twee delen zijn verdeeld, is het type verwarmd object over het algemeen niet beperkt en is de bediening eenvoudig.
De materialen die worden gebruikt voor de verwarmingselementen van indirecte weerstandsverwarming vereisen over het algemeen een hoge soortelijke weerstand, een lage temperatuurcoëfficiënt, een kleine vervorming bij hoge temperaturen en niet gemakkelijk verbrossing. Veel gebruikt zijn metalen materialen zoals ijzer-aluminiumlegering, nikkel-chroomlegering en niet-metalen materialen zoals siliciumcarbide en molybdeendisilicide. De maximale werktemperatuur van metalen verwarmingselementen kan 1000 ～ 1500 ℃ bereiken, afhankelijk van het type materiaal; de hoogste werktemperatuur van niet-metalen verwarmingscomponenten kan 1500 ～ 1700 ℃ bereiken. De laatste is eenvoudig te installeren en kan worden vervangen door de verwarmingsoven, maar hij heeft een spanningsregelaar nodig wanneer hij werkt, en de levensduur is korter dan die van legeringsverwarmingselementen. Het wordt over het algemeen gebruikt in ovens op hoge temperatuur, plaatsen waar de temperatuur hoger is dan de toegestane maximale werktemperatuur van metalen verwarmingselementen en bij sommige speciale gelegenheden.
Inductieverwarming
De geleider zelf wordt verwarmd door het thermische effect dat wordt gevormd door de inductiestroom (wervelstroom) die wordt opgewekt door de geleider in het alternerende elektromagnetische veld. Volgens verschillende verwarmingsprocesvereisten omvat de frequentie van de wisselstroomvoeding die wordt gebruikt bij inductieverwarming de stroomfrequentie (50-60 Hz), middenfrequentie (60-10000 Hz) en hoge frequentie (hoger dan 10000 Hz). De voedingsfrequentievoeding is meestal de wisselstroomvoeding die in de industrie wordt gebruikt. De stroomfrequentie van de meeste landen ter wereld is 50 Hz. De spanning die op het inductieapparaat wordt aangelegd door de industriële frequentievoeding voor inductieverwarming, moet instelbaar zijn. Afhankelijk van het vermogen van de verwarmingsapparatuur en de capaciteit van het voedingsnetwerk, kan een hoogspanningsvoeding (6-10 kV) worden gebruikt om stroom te leveren via een transformator; de verwarmingsapparatuur kan ook rechtstreeks worden aangesloten op een 380 volt laagspanningsnet.
Middenfrequente voedingen maken al lange tijd gebruik van generatorsets met middenfrequentie. Het bestaat uit een middenfrequentiegenerator en een asynchrone aandrijfmotor. Het uitgangsvermogen van dit apparaat ligt over het algemeen tussen de 50 en 1000 kilowatt. Met de ontwikkeling van vermogenselektronica-technologie worden nu thyristor inverter middenfrequente voedingen gebruikt. Deze middenfrequente voeding gebruikt een thyristor om eerst de netfrequentie wisselstroom om te zetten in een gelijkstroom en vervolgens de gelijkstroom om te zetten in een wisselstroom met de vereiste frequentie. Vanwege het kleine formaat, het lichte gewicht, de geruisloze en betrouwbare werking van dit soort apparatuur met variabele frequentie, heeft het geleidelijk de middenfrequente generatorsets vervangen.
Hoogfrequente voedingen gebruiken meestal een transformator om de driefasige 380 volt-spanning te verhogen tot een hoge spanning van ongeveer 20.000 volt, en gebruiken vervolgens een thyristor of hoogspannings-siliciumgelijkrichter om de voedingsfrequentie AC naar DC te corrigeren, en gebruiken vervolgens een elektronische oscillator De gelijkstroom wordt omgezet in een hoogfrequente, hoogspanningswisselstroom. Het uitgangsvermogen van hoogfrequente voedingsapparatuur varieert van tientallen kilowatt tot honderden kilowatt.
Het door inductie verhitte object moet een geleider zijn. Wanneer een hoogfrequente wisselstroom door een geleider gaat, produceert de geleider een huideffect, dat wil zeggen, de stroomdichtheid op het oppervlak van de geleider is groot en de stroomdichtheid in het midden van de geleider is klein.
Inductieverwarming kan het object als geheel gelijkmatig verwarmen en oppervlakteverwarming; het kan metaal ruiken; bij hoge frequentie kan het de vorm van de verwarmingsspiraal veranderen (ook bekend als de inductor), en het kan ook willekeurige lokale verwarming uitvoeren.
Boogverwarming
Gebruik de hoge temperatuur die door de boog wordt gegenereerd om het object te verwarmen. Boog is het fenomeen van gasontlading tussen twee elektroden. De spanning van de boog is niet hoog, maar de stroom is groot. De sterke stroom wordt in stand gehouden door een groot aantal ionen die op de elektrode zijn verdampt, dus de boog wordt gemakkelijk beïnvloed door het omringende magnetische veld. Wanneer een boog wordt gevormd tussen de elektroden, kan de temperatuur van de boogkolom 3000-6000K bereiken, wat geschikt is voor het smelten van metalen op hoge temperatuur.
Er zijn twee soorten boogverwarming: directe en indirecte boogverwarming. De boogstroom van directe boogverwarming gaat direct door het te verwarmen object en het te verwarmen object moet een elektrode of medium van de boog zijn. De boogstroom van indirecte boogverwarming gaat niet door het te verwarmen object en wordt voornamelijk verwarmd door de warmte die door de boog wordt uitgestraald. De kenmerken van boogverwarming zijn: hoge boogtemperatuur, geconcentreerde energie, en het oppervlaktevermogen van de gesmolten pool van de staalproductie-elektrische boogoven kan 560-1200 kilowatt per vierkante meter bereiken. De boogruis is echter groot en de volt-ampere-eigenschappen zijn negatieve weerstandskarakteristieken (afdalingskarakteristieken). Om de stabiliteit van de boog tijdens boogverwarming te behouden, is de momentane waarde van de circuitspanning groter dan de boogspanningswaarde wanneer de boogstroom ogenblikkelijk nul overschrijdt, en om de kortsluitstroom te beperken, moet een bepaalde waardeweerstand zijn in serie verbonden in het stroomcircuit.
Elektronenstraal verwarming
Het oppervlak van het object wordt gebombardeerd door elektronen die met hoge snelheid bewegen onder invloed van een elektrisch veld om het te verwarmen. De belangrijkste component voor elektronenstraalverwarming is de elektronenstraalgenerator, ook wel bekend als het elektronenkanon. Het elektronenkanon is hoofdzakelijk samengesteld uit een kathode, een focusseerelektrode, een anode, een elektromagnetische lens en een afbuigspoel. De anode is geaard en de kathode is verbonden met de negatieve hoge positie. De gefocusseerde straal heeft gewoonlijk hetzelfde potentiaal als de kathode en er wordt een versnellend elektrisch veld gevormd tussen de kathode en de anode. De elektronen die door de kathode worden uitgezonden, worden versneld tot een hoge snelheid onder invloed van een versnellend elektrisch veld, gefocusseerd door een elektromagnetische lens en vervolgens bestuurd door een afbuigspoel, zodat de elektronenbundel wordt gericht op het te verwarmen object in een bepaalde richting.
De voordelen van elektronenstraalverwarming zijn: ① Controle van de stroomwaarde, dwz van de elektronenstraal, die het verwarmingsvermogen gemakkelijk en snel kan veranderen; ② De elektromagnetische lens kan worden gebruikt om het verwarmde deel vrij te veranderen of om het gebied van het deel van het elektronenstraalbombardement vrij aan te passen; ③Kan de vermogensdichtheid verhogen zodat het materiaal op het gebombardeerde punt onmiddellijk zal verdampen.
Infrarood verwarming
Gebruik infraroodstraling om een voorwerp uit te stralen. Nadat het object infrarood heeft geabsorbeerd, zet het de stralingsenergie om in warmte en wordt het verwarmd.
Infrarood is een elektromagnetische golf. In het zonnespectrum, buiten het rode uiteinde van zichtbaar licht, is het een onzichtbare stralingsenergie. In het elektromagnetische spectrum ligt het golflengtebereik van infrarood tussen 0,75 en 1000 micron en het frequentiebereik tussen 3 x 10 en 4 x 10 Hz. In industriële toepassingen wordt het infraroodspectrum vaak verdeeld in verschillende banden: 0,75 ~ 3,0 micron is het nabije infraroodgebied; 3,0 ~ 6,0 micron is het midden-infraroodgebied; 6,0 ~ 15,0 micron is het ver-infraroodgebied; 15,0 ~ 1000 micron is het extreem verre infrarode gebied. Verschillende objecten hebben verschillende mogelijkheden om infrarood licht te absorberen. Zelfs hetzelfde object heeft verschillende mogelijkheden om infrarood licht van verschillende golflengten te absorberen. Daarom moet bij de toepassing van infraroodverwarming een geschikte infraroodstralingsbron worden geselecteerd op basis van het type te verwarmen object, zodat de stralingsenergie wordt geconcentreerd binnen het absorptiegolflengtebereik van het te verwarmen object, om een goed verwarmingseffect.
Elektrische infraroodverwarming is eigenlijk een bijzondere vorm van weerstandsverwarming, waarbij materialen als wolfraam, ijzer-nikkel of nikkel-chroomlegering als straler worden gebruikt om een stralingsbron te maken. Na te zijn bekrachtigd, genereert het warmtestraling als gevolg van warmte die wordt gegenereerd door zijn weerstand. Veelgebruikte stralingsbronnen voor elektrische infraroodverwarming zijn lamptype (reflecterend type), buistype (kwartsbuis-type) en plaattype (plat type). Het lamptype is een infraroodlamp, die een wolfraamdraad gebruikt als straler, die is verzegeld in een glazen omhulsel gevuld met inert gas, net als een algemene verlichtingslamp. De straler genereert na bekrachtiging warmte (de temperatuur is lager dan die van algemene verlichtingslampen), die een grote hoeveelheid infraroodstralen uitzendt met een golflengte van ongeveer 1,2 micron. Als de binnenwand van de glazen schaal is bedekt met een reflecterende laag, kunnen infraroodstralen in één richting worden geconcentreerd, daarom wordt de infraroodstralingsbron van het lamptype ook wel een reflecterende infraroodstraler genoemd. De buis van de buisvormige infrarood stralingsbron is gemaakt van kwartsglas met in het midden een wolfraamdraad, daarom wordt het ook wel een kwartsbuis-type infraroodstraler genoemd. De golflengte van het infrarode licht dat wordt uitgezonden door het lamptype en het buistype ligt in het bereik van 0,7 tot 3 micron en de werktemperatuur is relatief laag. Het wordt over het algemeen gebruikt voor verwarming, bakken, drogen in de lichte en textielindustrie en infrarood fysiotherapie bij medische behandelingen. Het stralingsoppervlak van de infrarood stralingsbron van het plaattype is een plat oppervlak dat is samengesteld uit een vlakke weerstandsplaat. De voorkant van de resistieve plaat is bedekt met een materiaal met een grote reflectiecoëfficiënt en de achterkant is bedekt met een materiaal met een lage reflectiecoëfficiënt, zodat de meeste warmte-energie van de voorkant wordt uitgestraald. De werktemperatuur van het plaattype kan oplopen tot meer dan 1000 ℃, en het kan worden gebruikt voor het gloeien van de lassen van staalmaterialen en pijpen en containers met een grote diameter.
Omdat infrarood een sterk penetrerend vermogen heeft, wordt het gemakkelijk door objecten geabsorbeerd en zodra het door objecten wordt geabsorbeerd, wordt het onmiddellijk omgezet in warmte-energie; het energieverlies voor en na infraroodverwarming is klein, de temperatuur is gemakkelijk te regelen en de verwarmingskwaliteit is hoog. Daarom ontwikkelt de toepassing van infraroodverwarming zich snel.
Medium verwarming
Gebruik een hoogfrequent elektrisch veld om het isolatiemateriaal te verwarmen. Het belangrijkste verwarmingsobject is diëlektrisch. Wanneer het diëlektricum in een wisselend elektrisch veld wordt geplaatst, wordt het herhaaldelijk gepolariseerd (onder invloed van het elektrische veld verschijnt een gelijke hoeveelheid lading van tegengestelde polariteit op het oppervlak of binnenin het diëlektricum), waardoor de elektrische energie wordt omgezet in het elektrische veld in warmte.
De frequentie van het elektrische veld dat wordt gebruikt voor gemiddelde verwarming is erg hoog. In de midden-, kortegolf- en ultrakorte golfbanden is de frequentie honderden kilohertz tot 300 MHz, wat hoogfrequente diëlektrische verwarming wordt genoemd. Als het hoger is dan 300 MHz en de microgolfband bereikt, wordt dit microgolfdiëlektrische verwarming genoemd. Gewoonlijk wordt hoogfrequente diëlektrische verwarming uitgevoerd in het elektrische veld tussen de twee platen; terwijl microgolf diëlektrische verwarming wordt uitgevoerd onder het stralingsveld van golfgeleider, resonantieholte of microgolfantenne.
Wanneer het diëlektricum wordt verwarmd in een hoogfrequent elektrisch veld, is het elektrische vermogen dat wordt opgenomen in zijn eenheidsvolume P=0,566fEεrtgδ × 10 (W / cm)
Uitgedrukt in warmte is het:
H=1.33fEεrtgδ × 10 (cal / sec · cm)
Waar f de frequentie is van het hoogfrequente elektrische veld, εr de relatieve permittiviteit van het diëlektricum is, δ de diëlektrische verlieshoek en E de elektrische veldsterkte. Uit de formule blijkt dat het elektrische vermogen dat door het diëlektricum uit het hoogfrequente elektrische veld wordt getrokken, evenredig is met het kwadraat van de elektrische veldsterkte E, de frequentie f van het elektrische veld en de verlieshoek δ van het diëlektricum. . E en f worden bepaald door het aangelegde elektrische veld en εr hangt af van de aard van het diëlektricum zelf. Daarom is het doel van middelmatige verwarming voornamelijk het materiaal met een groot gemiddeld verlies.
Gemiddelde verwarming omdat warmte wordt gegenereerd in het diëlektricum (te verwarmen object), in vergelijking met andere externe verwarming, de verwarmingssnelheid is snel, het thermische rendement is hoog en de verwarming is uniform.
Media-verwarming kan thermische gel in de industrie, droog graan, papier, hout en andere vezelachtige materialen verwarmen; het kan ook plastic voorverwarmen voor het gieten, en rubbervulcanisatie en hout, plastic, enz. verlijmen. Door een geschikte elektrische veldfrequentie te kiezen en een apparaat te kiezen, kan alleen de zelfklevende lijm worden verwarmd bij het verwarmen van het triplex zonder het triplex zelf aan te tasten. Voor homogene materialen kan de verwarming in zijn geheel worden uitgevoerd.