Takistuse soojendamine
Voolu Joule-efekti kasutatakse elektrienergia muundamiseks soojusenergiaks objektide soojendamiseks. [1] Tavaliselt jaguneb otsese takistuse ja kaudse takistuse kuumutamiseks. Esimese toitepinge rakendatakse otse soojendatavale objektile. Kui vool voolab, soojendatakse objekti ennast. Triikimismasinat kuumutatakse.
Sellel on palavik. Objekt, mida saab vahetult takistada, peab olema juht, kuid selle takistus peab olema suurem. Kuna soojust tekitab soojendatav objekt ise, kuulub see siseküttele ja soojustõhusus on väga kõrge. Kaudse takistuse kuumutamiseks on kütteelementide valmistamiseks vaja spetsiaalseid legeeritud materjale või mittemetalle. Kütteelemendid tekitavad soojust, mis edastatakse kuumutatavale objektile kiirguse, konvektsiooni ja juhtivuse abil. Kuna köetav ese ja kütteelement on jagatud kaheks osaks, ei ole köetava eseme tüüp üldjuhul piiratud ja töö on lihtne.
Kaudse takistuse kuumutamisel kasutatavad materjalid vajavad tavaliselt suurt takistust, madala temperatuuritakistustegurit, väikest deformatsiooni kõrgel temperatuuril ja neid pole kerge haarduda. Tavaliselt kasutatakse metallmaterjale nagu raud-alumiiniumisulam, nikkel-kroomisulam ja mittemetallseid materjale nagu ränikarbiid ja molübdeendisilitsiid. Metallkütteelementide maksimaalne töötemperatuur võib vastavalt materjali tüübile ulatuda 1000 ～ 1500 ℃; mittemetallist küttekomponentide kõrgeim töötemperatuur võib ulatuda 1500 ～ 1700 ℃. Viimast on lihtne paigaldada ja selle saab asendada küttekoldega, kuid see vajab töötamisel pinge reguleerimisseadet ja selle eluiga on sulamist kuumutuselementidest lühem. Seda kasutatakse tavaliselt kõrgtemperatuurilistes ahjudes, kohtades, kus temperatuur ületab metallist kütteelementide lubatud maksimaalset töötemperatuuri ja mõnel erilisel juhul.
Induktsioonküte
Juht ise soojendatakse elektromagnetväljas dirigendi poolt tekitatud induktsioonvoolu (pöörisvoolu) poolt tekitatud soojusliku efekti mõjul. Vastavalt erinevatele kütteprotsessi nõuetele hõlmab induktsioonküttes kasutatava vahelduvvoolu toiteallika sagedus võimsuse sagedust (50–60 Hz), vahesagedust (60–10000 Hz) ja kõrgsagedust (kõrgem kui 10000 Hz). Toitesageduslik toiteallikas on tavaliselt tööstuses kasutatav vahelduvvoolu toiteallikas. Enamiku maailma riikide toitesagedus on 50 Hz. Tööstussagedusliku toiteallika poolt induktsioonseadmele induktsioonkütteks rakendatav pinge peab olema reguleeritav. Vastavalt kütteseadmete võimsusele ja elektrivõrgu võimsusele saab trafo kaudu toite toiteks kasutada kõrgepinge toiteallikat (6-10 kV); kütteseadmeid saab otse ühendada ka 380-voldise madalpinge elektrivõrguga.
Vahesageduslikud toiteallikad on pikka aega kasutanud vahesagedusgeneraatorite komplekte. See koosneb vahesagedusgeneraatorist ja ajamiga asünkroonsest mootorist. Selle seadme väljundvõimsus on tavaliselt vahemikus 50 kuni 1000 kilovatti. Jõuelektroonika tehnoloogia arenguga kasutatakse nüüd türistormuunduri vahesageduslikke toiteallikaid. See vahesageduslik toiteallikas kasutab türistori, et muundada kõigepealt toite sageduse vahelduvvool alalisvooluks ja seejärel alalisvool vajaliku sagedusega vahelduvvooluks. Sellise muutuva sagedusega seadmete väikese suuruse, kerge kaalu, müra ja usaldusväärse töö tõttu on see järk-järgult asendanud vahesagedusgeneraatorite komplektid.
Kõrgsageduslikud toiteallikad kasutavad tavaliselt trafot, et suurendada kolmefaasilist 380-voldist pinget umbes 20 000-voldiseks kõrgepingeks ja seejärel kasutada türistori või kõrgepinge räni-alaldit toiteallika alalisvoolu alalisvoolu alalisvoolu alaldamiseks ja seejärel kasutada elektrooniline ostsillaator Alalisvool muundatakse kõrgsageduslikuks kõrgepinge vahelduvvooluks. Kõrgsageduslike toiteallikate väljundvõimsus on kümnetest kilovattidest sadade kilovattideni.
Induktsiooni abil kuumutatud objekt peab olema juht. Kui kõrgsageduslik vahelduvvool läbib juhti, tekitab juht naha efekti, see tähendab, et voolutihedus juhi pinnal on suur ja voolutihedus juhi keskel on väike.
Induktsioonkuumutamine võib ühtlaselt soojendada objekti tervikuna ja pinnakütte; see võib metalli sulatada; kõrgel sagedusel võib see muuta küttemähise (tuntud ka kui induktor) kuju ja samuti suvalist kohalikku kuumutamist.
Kaareküte
Kasutage objekti soojendamiseks kaare tekitatud kõrget temperatuuri. Kaar on kahe elektroodi vahelise gaaslahenduse nähtus. Kaare pinge ei ole kõrge, kuid vool on suur. Selle tugevat voolu hoiab suur hulk elektroodil aurustunud ioone, nii et ümbritsevat magnetvälja saab kaar kergesti mõjutada. Kui elektroodide vahel moodustub kaar, võib kaarekolonni temperatuur ulatuda 3000-6000K-ni, mis sobib metallide kõrgel temperatuuril sulatamiseks.
Kaarküttel on kahte tüüpi, otsene ja kaudne kaareküte. Otsekaarekütte kaarevool läbib otse soojendatavat objekti ja kuumutatav objekt peab olema kaare elektrood või keskkond. Kaudse kaarekütte kaarevool ei liigu kuumutatavast objektist läbi ja seda soojendab peamiselt kaarest kiiratav soojus. Kaarsoojenduse omadused on järgmised: kõrge kaaretemperatuur, kontsentreeritud energia ja terastootva elektrikaarahju sula basseini pinna võimsus võib ulatuda 560–1200 kilovattini ruutmeetri kohta. Kuid kaaremüra on suur ja selle volt-amprit iseloomustavad negatiivsed takistusomadused (laskumisomadused). Kaare kuumutamise ajal kaare stabiilsuse säilitamiseks on vooluahela pinge hetkväärtus suurem kui kaare pinge väärtus, kui kaarevool ületab hetkega nulli, ja lühisvoolu piiramiseks peab olema teatud väärtusega takisti ühendatud vooluahelas järjestikku.
Elektronkiireküte
Objekti pinda pommitavad elektronid, mis selle kuumutamiseks elektrivälja toimel suure kiirusega liiguvad. Elektronkiire kuumutamise põhikomponent on elektronkiire generaator, tuntud ka kui elektronpüstol. Elektroonpüstol koosneb peamiselt katoodist, teravustamiselektroodist, anoodist, elektromagnetilisest läätsest ja läbipaindemähisest. Anood on maandatud ja katood on ühendatud negatiivse kõrge positsiooniga. Teravustatud kiir on tavaliselt katoodiga samas potentsiaalis ning katoodi ja anoodi vahel moodustub kiirenev elektriväli. Katoodi kiiratavad elektronid kiirendatakse kiireneva elektrivälja toimel suure kiirusega, fokuseeritakse elektromagnetilise läätse abil ja seejärel juhitakse läbipaindemähisega, nii et elektronkiir suunatakse kuumutatava objekti poole. kindel suund.
Elektronkiirega kuumutamise eelised on: ①juhtige elektronkiire praegust väärtust Ie, mis võimaldab hõlpsalt ja kiiresti muuta kütte võimsust; ②Elektromagnetilist läätse saab kasutada kuumutatud osa vabaks muutmiseks või elektronkiire pommitamise osa ala vabaks reguleerimiseks; AnVõib suurendada võimsustihedust nii, et materjal pommitatavas punktis auruks koheselt.
Infrapuna küte
Kasutage objekti kiiritamiseks infrapunakiirgust. Pärast seda, kui objekt neelab infrapuna, muundab see kiirgusenergia soojuseks ja kuumutatakse.
Infrapuna on elektromagnetlaine. Päikesespektris, väljaspool nähtava valguse punast otsa, on see nähtamatu kiirgusenergia. Elektromagnetilises spektris on infrapuna lainepikkuste vahemik 0,75–1000 mikronit ja sagedusvahemik 3 × 10–4 × 10 Hz. Tööstuslikes rakendustes jaguneb infrapunaspekter sageli mitmeks ribaks: 0,75 ~ 3,0 mikronit on lähi-infrapuna piirkond; 3,0 ~ 6,0 mikronit on keskmise infrapuna piirkond; 6,0 ~ 15,0 mikronit on kaugem infrapuna piirkond; 15,0 ~ 1000 mikronit on kõige kaugem infrapunapiirkond. Erinevatel objektidel on erinev võime infrapunavalgust neelata. Isegi samal objektil on erinev võime erineva lainepikkusega infrapunavalgust neelata. Seetõttu tuleb infrapunakütte rakendamisel valida sobiv infrapunakiirguse allikas vastavalt kuumutatava objekti tüübile, nii et kiirgusenergia kontsentreeruks kuumutatava objekti neeldumise lainepikkuse vahemikku, et saada hea küttefekt.
Elektriline infrapunaküte on tegelikult takistuse kuumutamise erivorm, mis kasutab kiirgusallika valmistamiseks radiaatorina selliseid materjale nagu volfram, raud-nikkel või nikkel-kroomisulam. Pärast pinge tekitamist tekitab see soojuskiirgust tänu oma takistusele. Tavaliselt kasutatavad elektrilised infrapunakütte kiirgusallikad on lambi tüüp (peegeldav tüüp), toru tüüp (kvartsist toru tüüp) ja plaadi tüüp (tasane tüüp). Lambitüüp on infrapunapirn, mille radiaatorina kasutatakse volframtraati, mis on suletud inertse gaasiga täidetud klaaskesta sisse nagu üldvalgustuspirn. Radiaator tekitab pärast pingestamist soojust (temperatuur on madalam kui üldvalgustuse pirnide temperatuur), mis kiirgab suures koguses infrapunakiiri lainepikkusega umbes 1,2 mikronit. Kui klaaskesta sisesein on kaetud peegeldava kihiga, saab infrapunakiiri koondada ühte suunda, nii et lambitüüpi infrapunakiirguse allikat nimetatakse ka peegeldavaks infrapunakiirguriks. Toru tüüpi infrapunakiirguse allika toru on valmistatud kvartsklaasist, mille keskel on volframtraat, nii et seda nimetatakse ka kvartsist tüüpi infrapunakiirguks. Lambitüübi ja torutüübi kiiratava infrapunavalguse lainepikkus on vahemikus 0,7 kuni 3 mikronit ja töötemperatuur on suhteliselt madal. Seda kasutatakse tavaliselt kergetööstuses ja tekstiilitööstuses kuumutamiseks, küpsetamiseks, kuivatamiseks ja meditsiinilises infrapuna füsioteraapias. Plaaditüüpi infrapunakiirgusallika kiirguspind on tasane pind, mis koosneb tasasest takistuslikust plaadist. Resistiivse plaadi esikülg on kaetud suure peegeldusteguriga materjaliga ja tagakülg on väikese peegeldusteguriga materjaliga, nii et suurem osa soojusenergiast kiirgub eestpoolt. Plaaditüübi töötemperatuur võib ulatuda üle 1000 ℃ ning seda saab kasutada terasmaterjalide ja suure läbimõõduga torude ja mahutite keevisõmbluste lõõmutamiseks.
Kuna infrapunakiirusel on tugev läbitungimisvõime, on objektidel lihtne neelduda ja kui objektid neelavad, muudetakse see kohe soojusenergiaks; energiakadu enne ja pärast infrapunakütmist on väike, temperatuuri on lihtne reguleerida ja kütte kvaliteet on kõrge. Seetõttu areneb infrapunakütte rakendus kiiresti.
Keskmine küte
Isolatsioonimaterjali soojendamiseks kasutage kõrgsageduslikku elektrivälja. Peamine kütteobjekt on dielektriline. Kui dielektrik asetatakse vahelduvasse elektrivälja, polariseerub see korduvalt (elektrivälja toimel ilmub dielektriku pinnale või siseküljele võrdne summa vastupidise polaarsusega laengut), muundades seeläbi elektrienergia elektrivälja soojuseks.
Keskmiseks kütmiseks kasutatava elektrivälja sagedus on väga kõrge. Keskmise, lühilaine ja ülilühilaine sagedusalas on sadu kilohertse kuni 300 MHz, mida nimetatakse kõrgsageduslikuks dielektriliseks soojenduseks. Kui see on suurem kui 300 MHz ja jõuab mikrolaineahju ribani, nimetatakse seda mikrolainete dielektriliseks soojendamiseks. Tavaliselt toimub kõrgsageduslik dielektriline kuumutamine kahe plaadi vahelises elektriväljas; samal ajal kui mikrolaineahju dielektriline kuumutamine toimub laineprojekti, resonantsõõnsuse või mikrolaineantenni kiirgusvälja all.
Kui dielektrikut kuumutatakse kõrgsageduslikus elektriväljas, on selle ühiku mahus kasutatav elektrienergia P=0,566fEεrtgδ × 10 (W / cm)
Kui seda väljendatakse kuumuses, on see:
H=1,33fErtgδ × 10 (cal / sek · cm)
Kus f on kõrgsagedusliku elektrivälja sagedus, εr on dielektriku suhteline läbilaskvus, δ on dielektrilise kadu nurk ja E on elektrivälja tugevus. Valemilt on näha, et kõrgsageduslikust elektriväljast dielektriku abil tõmmatud elektrienergia on proportsionaalne elektrivälja tugevuse E ruudu, elektrivälja sageduse f ja dielektriku kadunurgaga δ . E ja f määratakse rakendatava elektrivälja abil ja εr sõltub dielektriku enda olemusest. Seetõttu on keskmise kuumutamise objekt peamiselt materjal, millel on suur keskmine kadu.
Keskmine küte, kuna dielektriku (kuumutatava objekti) sees tekib soojus, võrreldes muu välise küttega on küttekiirus kiire, soojustõhusus kõrge ja küte ühtlane.
Meediumkütte abil saab kuumutada tööstuslikku geeli, kuiva tera, paberit, puitu ja muid kiudmaterjale; see võib ka enne vormimist plasti eelsoojendada ja siduda kummi vulkaniseerimist ning puitu, plasti jne. Sobiva elektrivälja sageduse ja seadme valimine võib vineeri kuumutamisel soojendada ainult liimliimi, mõjutamata vineeri ennast. Homogeensete materjalide puhul saab kuumutamist teostada tervikuna.