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加熱�
閱讀�4117�(shí)間:2017-06-16 11:23:33

    將電能轉(zhuǎn)變成熱能以加熱物�。是電能利用的一種形��

�(jiǎn)�

    將電能轉(zhuǎn)變成熱能以加熱物體。是電能利用的一種形�。與一般燃料加熱相�,電加熱可獲得較高溫度(如電弧加�,溫度可達(dá)3000℃以�),易于實(shí)�(xiàn)溫度的自�(dòng)控制和遠(yuǎn)距離控制� 車載電加熱杯
    可按需要使被加熱物體保持一定的溫度分布。電加熱能在被加熱物體內(nèi)部直接生�,因而熱效率高,升溫速度�,并可根�(jù)加熱的工藝要�,實(shí)�(xiàn)整體均勻加熱或局部加熱(包括表面加熱),容易�(shí)�(xiàn)真空加熱和控制氣氛加�。在電加熱過(guò)程中,產(chǎn)生的廢氣、殘余物和煙塵少,可保持被加熱物體的潔凈,不污染�(huán)�。因�,電加熱廣泛用于生產(chǎn)、科研和試驗(yàn)等領(lǐng)域中。特別是在單晶和晶體管的制造、機(jī)械零件和表面淬火、鐵合金的熔煉和人造石墨的制造等方面,都采用電加熱方式�

分類

    根據(jù)電能�(zhuǎn)換方式的不同,電加熱通常分為電阻加熱、感�(yīng)加熱、電弧加�、電子束加熱、紅外線加熱和介�(zhì)加熱��
    電阻加熱
    利用電流的焦耳效�(yīng)將電能轉(zhuǎn)變成熱能以加熱物體。通常分為直接電阻加熱和間接電阻加�。前者的電源電壓直接加到被加熱物體上,當(dāng)有電流流�(guò)�(shí),被加熱物體本身 電加熱熨平機(jī)
    便發(fā)�。可直接電阻加熱的物體必須是�(dǎo)�,但要有較高的電阻率。由于熱量產(chǎn)生于被加熱物體本�,屬于內(nèi)部加�,熱效率很高。間接電阻加熱需由專門的合金材料或非金屬材料制成發(fā)熱元件,由發(fā)熱元件產(chǎn)生熱�,通過(guò)輻射、對(duì)流和傳導(dǎo)等方式傳到被加熱物體�。由于被加熱物體和發(fā)熱元件分成兩部分,因此被加熱物體的種類一般不受限�,操作簡(jiǎn)��
    間接電阻加熱的發(fā)熱元件所用材�,一般要求電阻率大、電阻溫度系�(shù)�,在高溫下變形小且不易脆化。常用的有鐵鋁合�、鎳鉻合金等金屬材料和碳化硅、二硅化鉬等非金屬材�。金屬發(fā)熱元件的工作溫度,根�(jù)材料種類可達(dá)1000�1500�;非金屬�(fā)熱元件的工作溫度可達(dá)1500�1700℃。后者安裝方�,可熱爐更換,但它工作時(shí)需要調(diào)壓裝置,壽命比合金發(fā)熱元件短,一般用于高溫爐、溫度超�(guò)金屬材料�(fā)熱元件允許工作溫度的地方和某些特殊場(chǎng)��
    感應(yīng)加熱
    利用�(dǎo)體處于交變電磁場(chǎng)中產(chǎn)生感�(yīng)電流(渦流)所形成的熱效應(yīng)使導(dǎo)體本身發(fā)熱。根�(jù)不同的加熱工藝要�,感�(yīng)加熱采用的交流電源的頻率有工�(50�60�)、中�(60�10000�)和高頻(高于10000赫)。工頻電源就是通常工業(yè)上用的交流電�,世界上絕大多數(shù)�(guó)家的工頻�50�。感�(yīng)加熱用的工頻電源加到感應(yīng)裝置上的電壓必須是可�(diào)�。根�(jù)加熱�(shè)備功率大小和供電�(wǎng)容量大小,可以用高壓電�(6�10千伏)通過(guò)變壓器供�;也可直接將加熱設(shè)備接�380伏的低壓電網(wǎng)��
    中頻電源曾在較長(zhǎng)�(shí)間內(nèi)采用中頻�(fā)電機(jī)�。它由中頻發(fā)電機(jī)和驅(qū)�(dòng)異步電動(dòng)�(jī)組成。這種�(jī)組的輸出功率一般在50�1000千瓦范圍�(nèi)。隨著電力電子技�(shù)的發(fā)展,�(xiàn)在使用的是晶閘管變頻器中頻電�。這種中頻電源利用晶閘管先把工頻交流電變換成直流電,再把直流電�(zhuǎn)變成所需頻率的交流電。由于這種變頻�(shè)備體積小,重量輕,無(wú)噪聲,運(yùn)行可靠等,已逐漸取代了中頻發(fā)電機(jī)��
    高頻電源通常先用變壓器把三相 380伏的電壓升高到約2�(wàn)伏左右的高電�,然后用閘流管或高壓硅整流元件把工頻交流電整流為直流電,再用電子振蕩管把直流電�(zhuǎn)�?yōu)楦哳l�、高電壓的交流電。高頻電源設(shè)備的輸出功率有從幾十千瓦到幾百千��
    感應(yīng)加熱的物體必須是�(dǎo)體。當(dāng)高頻交流電流通過(guò)�(dǎo)體時(shí),�(dǎo)體產(chǎn)生趨膚效�(yīng),即�(dǎo)體表面電流密度大,�(dǎo)體中心電流密度小�
    感應(yīng)加熱可對(duì)物體�(jìn)行整體均勻加熱和表層加熱;可熔煉金屬;在高頻段,改變加熱線圈(又稱感應(yīng)�)的形狀,還可�(jìn)行任意局部加熱�
    電弧加熱
    利用電弧�(chǎn)生的高溫加熱物體。電弧是兩電極間的氣體放電現(xiàn)象。電弧的電壓不高但電流很�,其�(qiáng)大的電流靠電極上蒸發(fā)的大量離子所維持,因而電弧易受周圍磁�(chǎng)的影�。當(dāng)電極間形成電弧時(shí),電弧柱的溫度可�(dá)3000�6000K,適于金屬的高溫熔煉�
    電弧加熱有直接和間接電弧加熱兩種。直接電弧加熱的電弧電流直接通過(guò)被加熱物體,被加熱物體必須是電弧的一�(gè)電極或是媒質(zhì)。間接電弧加熱的電弧電流不通過(guò)被加熱物體,主要靠電弧輻射的熱量加熱。電弧加熱的特點(diǎn)是:電弧溫度�,能量集�,煉鋼電弧爐溶池的表面功率可�(dá)560�1200千瓦/平方�。但電弧的噪聲大,其伏安特性為�(fù)阻特性(下降特性)。為了在電弧加熱�(shí)保持電弧的穩(wěn)�、在電弧電流瞬時(shí)�(guò)零時(shí)電路電壓的瞬�(shí)值大于起弧電壓�,同�(shí)為了限制短路電流,在電源回路�,必須串接一定數(shù)值的電阻��
    電子束加�
    利用在電�(chǎng)作用下高速運(yùn)�(dòng)的電子轟擊物體表�,使之被加熱。�(jìn)行電子束加熱的主要部件是電子束發(fā)生器,又稱電子槍。電子槍主要由陰�、聚束極、陽(yáng)�、電磁透鏡和偏�(zhuǎn)線圈等部分組成。陽(yáng)極接�,陰極接�(fù)高位,聚焦束通常和陰極同電位,陰極和�(yáng)極之間形成加速電�(chǎng)。由陰極�(fā)射的電子,在加速電�(chǎng)作用下加速到很高速度,通過(guò)電磁透鏡聚焦,再經(jīng)偏轉(zhuǎn)線圈控制,使電子束按一定的方向射向被加熱物��
    電子束加熱的�(yōu)�(diǎn)�:①控制電子束的電流值Ie,可以方便而迅速地改變加熱功率;②利用電磁透鏡可以自由地變更被加熱部分或可以自由地�(diào)整電子束轟擊部分的面�;③可增加功率密度,以使被轟擊點(diǎn)的物�(zhì)在瞬間蒸�(fā)��
    紅外線加�
    利用紅外線輻射物�,物體吸收紅外線后,將輻射能�(zhuǎn)�?yōu)闊崮芏患訜�?BR>    紅外線是一種電磁波。在太陽(yáng)光譜�,處在可�(jiàn)光的紅端以外,是一種看不見(jiàn)的輻射能。在電磁波譜中,紅外線的波長(zhǎng)范圍�0.75�1000微米之間,頻率范圍在3×10�4×10赫之�。在工業(yè)�(yīng)用中,常將紅外光譜劃分為幾�(gè)波段�0.75�3.0微米為近紅外線區(qū)�3.0�6.0微米為中紅外線區(qū)�6.0�15.0微米為遠(yuǎn)紅外線區(qū)�15.0�1000微米為極�(yuǎn)紅外線區(qū)。不同物體對(duì)紅外線吸收的能力不同,即使同一物體,對(duì)不同波長(zhǎng)的紅外線吸收的能力也不一樣。因此應(yīng)用紅外線加熱,須根據(jù)被加熱物體的種類,選擇合適的紅外線輻射源,使其輻射能量集中在被加熱物體的吸收波長(zhǎng)范圍�(nèi),以得到良好的加熱效��
    電紅外線加熱�(shí)際上是電阻加熱的一種特殊形�,即以鎢、鐵鎳或鎳鉻合金等材料作為輻射體,制成輻射源。通電�,由于其電阻�(fā)熱而產(chǎn)生熱輻射。常用的電紅外線加熱輻射源有燈型(反射�)、管�(石英管式)和板型(平面式)三種。燈型是一種紅外線燈泡,以鎢絲為輻射體,鎢絲密封在充有惰性氣體的玻璃殼內(nèi),如同普通照明燈�。輻射體通電后發(fā)熱(溫度比一般照明燈泡低�,從而發(fā)射出大量波長(zhǎng)�1.2微米左右的紅外線。若在玻璃殼�(nèi)壁鍍反射�,可將紅外線集中向一�(gè)方向輻射,所以燈型紅外線輻射源也稱為反射式紅外線輻射�。管型紅外線輻射源的管子是用石英玻璃做成,中間是一根鎢�,故亦稱石英管式紅外線輻射器。燈型和管型�(fā)射的紅外線的波長(zhǎng)�0.7�3微米范圍�(nèi),工作溫度較�,一般用于輕、紡工業(yè)的加熱、烘�、干燥和�(yī)療中的紅外線理療�。板型紅外線輻射源的輻射表面是一�(gè)平面,由扁平的電阻板組成,電阻板的正面涂有反射系�(shù)大的材料,反面則涂有反射系�(shù)小的材料,所以熱能大部分由正面輻射出�。板型的工作溫度可達(dá)�1000℃以上,可用于鋼鐵材料和大直徑管道及容器的焊縫的退��
    由于紅外線具有較�(qiáng)的穿透能�,易于被物體吸收,并一旦為物體吸收,立即轉(zhuǎn)�?yōu)闊崮?;紅外線加熱前后能量損失�,溫度容易控制,加熱�(zhì)量高,因此,紅外線加熱應(yīng)用發(fā)展很��
    介質(zhì)加熱
    利用高頻電場(chǎng)�(duì)絕緣材料�(jìn)行加�。主要加熱對(duì)象是電介�(zhì)。電介質(zhì)置于交變電場(chǎng)�,會(huì)被反�(fù)極化(電介質(zhì)在電�(chǎng)作用下,其表面或�(nèi)部出�(xiàn)等量而極性相反的電荷的現(xiàn)象),從而將電場(chǎng)中的電能�(zhuǎn)變成熱能�
    介質(zhì)加熱使用的電�(chǎng)頻率很高。在中、短波和超短波波段內(nèi),頻率為幾百千赫�300兆赫,稱為高頻介質(zhì)加熱,若高�300兆赫,�(dá)到微波波�,則稱為微波介�(zhì)加熱。通常高頻介質(zhì)加熱是在兩極板間的電�(chǎng)中�(jìn)行的;而微波介�(zhì)加熱則是在波�(dǎo)、諧振腔或者在微波天線的輻射場(chǎng)照射下�(jìn)行的�
    電介�(zhì)在高頻電�(chǎng)中加熱時(shí),其單位體積�(nèi)吸取的電功率� P=0.566fEεrtgδ×10(瓦/厘米�
    如果用熱量表�,則為:
    H=1.33fEεrtgδ×10(卡/秒·厘米)
    式中f為高頻電�(chǎng)的頻�,εr為電介質(zhì)的相�(duì)介電常數(shù),δ為電介�(zhì)損耗角,E 為電�(chǎng)�(qiáng)度。由公式可知,電介質(zhì)從高頻電�(chǎng)中吸取的電功率與電場(chǎng)�(qiáng)度E的平�、電�(chǎng)的頻率f以及電介�(zhì)的損耗角δ成正�。E 和f由外加電�(chǎng)決定,而εr則取決于電介�(zhì)本身的性質(zhì)。所以介�(zhì)加熱的對(duì)象主要是介質(zhì)損耗較大的物質(zhì)�
    介質(zhì)加熱由于熱量�(chǎn)生在電介�(zhì)(被加熱物體)內(nèi)�,因此與其他外部加熱相比,加熱速度�,熱效率�,而且加熱均勻�
    介質(zhì)加熱在工�(yè)上可以加熱熱凝膠,烘干谷�、紙張、木�,以及其他纖維質(zhì)材料;還可以�(duì)模制前塑料�(jìn)行預(yù)�,以及橡膠硫化和木材、塑料等的粘�。選擇適�(dāng)?shù)碾妶?chǎng)頻率和裝置,可以在加熱膠合板�(shí)只加熱粘合膠,而不影響膠合板本�。對(duì)于均�(zhì)材料,可以�(jìn)行整體加��

工作原理

    高頻的高頻大電流流向被繞制成�(huán)狀或其它形狀的加熱線圈(通常是用紫銅管制作)。由此在線圈�(nèi)�(chǎn)生極性瞬間變化的�(qiáng)磁束,將金屬等被加熱物體放置在線圈內(nèi),磁束就�(huì)貫通整�(gè)被加熱物�,在被加熱物體的�(nèi)部與加熱電流相反的方�,便�(huì)�(chǎn)生相�(duì)�(yīng)的很大渦電流。由于被加熱物體�(nèi)存在著電�,所以會(huì)�(chǎn)生很多的焦耳熱,使物體自身的溫度迅速上�。達(dá)到對(duì)所有金屬材料加熱的目的�

電加熱機(jī)的用�

    一、熱處理:各種金屬的局部或整體淬火、退�、回火、透熱�
    二、熱 � � :整件鍛�、局部鍛�、熱�、熱軋;
    �、焊 接:各種金屬制品釬焊、各種刀具刀�、鋸片鋸齒的焊接、鋼�、銅管焊�、同種異種金屬焊接;
    �、金屬熔煉:�、銀、銅、鐵、鋁等金屬的(真空)熔煉、鑄造成型及蒸發(fā)鍍膜�
    五、高頻加熱機(jī)其它�(yīng)用:半導(dǎo)體單晶生�(zhǎng)、熱配合、瓶口熱�、牙膏皮熱封、粉末涂�、金屬植入塑�

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