利用紅外線(xiàn)輻射物體,物體吸收紅外線(xiàn)后,將輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏患訜帷?/div>
紅外線(xiàn)是一種電磁波。在太陽(yáng)光譜中,處在可見(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(xiàn)的波長(zhǎng)范圍在0.75~1000微米之間,頻率范圍在3×10~4×10赫之間。在工業(yè)應(yīng)用中,常將紅外光譜劃分為幾個(gè)波段:0.75~3.0微米為近紅外線(xiàn)區(qū);3.0~6.0微米為中紅外線(xiàn)區(qū);6.0~15.0微米為遠(yuǎn)紅外線(xiàn)區(qū);15.0~1000微米為極遠(yuǎn)紅外線(xiàn)區(qū)。不同物體對(duì)紅外線(xiàn)吸收的能力不同,即使同一物體,對(duì)不同波長(zhǎng)的紅外線(xiàn)吸收的能力也不一樣。因此應(yīng)用紅外線(xiàn)加熱,須根據(jù)被加熱物體的種類(lèi),選擇合適的紅外線(xiàn)輻射源,使其輻射能量集中在被加熱物體的吸收波長(zhǎng)范圍內(nèi),以得到良好的加熱效果。
電紅外線(xiàn)加熱實(shí)際上是電阻加熱的一種特殊形式,即以鎢、鐵鎳或鎳鉻合金等材料作為輻射體,制成輻射源。通電后,由于其電阻發(fā)熱而產(chǎn)生熱輻射。常用的電紅外線(xiàn)加熱輻射源有燈型(反射式)、管型(石英管式)和板型(平面式)三種。燈型是一種紅外線(xiàn)燈泡,以鎢絲為輻射體,鎢絲密封在充有惰
BOXER 42 XL |
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性氣體的玻璃殼內(nèi),如同普通照明燈泡。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)為1.2微米左右的紅外線(xiàn)。若在玻璃殼內(nèi)壁鍍反射層,可將紅外線(xiàn)集中向一個(gè)方向輻射,所以燈型紅外線(xiàn)輻射源也稱(chēng)為反射式紅外線(xiàn)輻射器。管型紅外線(xiàn)輻射源的管子是用石英玻璃做成,中間是一根鎢絲,故亦稱(chēng)石英管式紅外線(xiàn)輻射器。燈型和管型發(fā)射的紅外線(xiàn)的波長(zhǎng)在0.7~3微米范圍內(nèi),工作溫度較低,一般用于輕、紡工業(yè)的加熱、烘烤、干燥和醫(yī)療中的紅外線(xiàn)理療等。板型紅外線(xiàn)輻射源的輻射表面是一個(gè)平面,由扁平的電阻板組成,電阻板的正面涂有反射系數(shù)大的材料,反面則涂有反射系數(shù)小的材料,所以熱能大部分由正面輻射出去。板型的工作溫度可達(dá)到1000℃以上,可用于鋼鐵材料和大直徑管道及容器的焊縫的退火。
由于紅外線(xiàn)具有較強(qiáng)的穿透能力,易于被物體吸收,并一旦為物體吸收,立即轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽患t外線(xiàn)加熱前后能量損失小,溫度容易控制,加熱質(zhì)量高,因此,紅外線(xiàn)加熱應(yīng)用發(fā)展很快。
介質(zhì)加熱
利用高頻電場(chǎng)對(duì)絕緣材料進(jìn)行加熱。主要加熱對(duì)象是電介質(zhì)。電介質(zhì)置于交變電場(chǎng)中,會(huì)被反復(fù)極化(電介質(zhì)在電場(chǎng)作用下,其表面或內(nèi)部出現(xiàn)等量而極性相反的電荷的現(xiàn)象),從而將電場(chǎng)中的電能轉(zhuǎn)變成熱能。
介質(zhì)加熱使用的電場(chǎng)頻率很高。在中、短波和超短波波段內(nèi),頻率為幾百千赫到300兆赫,稱(chēng)為高頻介質(zhì)加熱,若高于300兆赫,達(dá)到微波波段,則稱(chēng)為微波介質(zhì)加熱。通常高頻介質(zhì)加熱是在兩極板間的電場(chǎng)中進(jìn)行的;而微波介質(zhì)加熱則是在波導(dǎo)、諧振腔或者在微波天線(xiàn)的輻射場(chǎng)照射下進(jìn)行的。
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電介質(zhì)在高頻電場(chǎng)中加熱時(shí),其單位體積內(nèi)吸取的電功率為P=0.566fEεrtgδ×10(瓦/厘米)
如果用熱量表示,則為:
H=1.33fEεrtgδ×10(卡/秒·厘米)
式中f為高頻電場(chǎng)的頻率,εr為電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù),δ為電介質(zhì)損耗角,E為電場(chǎng)強(qiáng)度。由公式可知,電介質(zhì)從高頻電場(chǎng)中吸取的電功率與電場(chǎng)強(qiáng)度E的平方、電場(chǎng)的頻率f以及電介質(zhì)的損耗角δ成正比。E和f由外加電場(chǎng)決定,而εr則取決于電介質(zhì)本身的性質(zhì)。所以介質(zhì)加熱的對(duì)象主要是介質(zhì)損耗較大的物質(zhì)。
介質(zhì)加熱由于熱量產(chǎn)生在電介質(zhì)(被加熱物體)內(nèi)部,因此與其他外部加熱相比,加熱速度快,熱效率高,而且加熱均勻。
介質(zhì)加熱在工業(yè)上可以加熱熱凝膠,烘干谷物、紙張、木材,以及其他纖維質(zhì)材料;還可以對(duì)模制前塑料進(jìn)行預(yù)熱,以及橡膠硫化和木材、塑料等的粘合。選擇適當(dāng)?shù)碾妶?chǎng)頻率和裝置,可以在加熱膠合板時(shí)只加熱粘合膠,而不影響膠合板本身。對(duì)于均質(zhì)材料,可以進(jìn)行整體加熱。
感應(yīng)加熱
利用導(dǎo)體處于交變電磁場(chǎng)中產(chǎn)生感應(yīng)電流(渦流)所形成的熱效應(yīng)使導(dǎo)體本身發(fā)熱。根據(jù)不同的加熱工藝要求,感應(yīng)加熱采用的交流電源的頻率有工頻(50~60赫)、中頻(60~10000赫)和高頻(高于10000赫)。工頻電源就是通常工業(yè)上用的交流電源,世界上絕大多數(shù)國(guó)家的工頻為50赫。感應(yīng)加熱用的工頻電源加到感應(yīng)裝置上的電壓必須是可調(diào)的。根據(jù)加熱設(shè)備功率大小和供電網(wǎng)容量大小,可以用高壓電源(6~10千伏)通過(guò)變壓器供電;也可直接將加熱設(shè)備接在380伏的低壓電網(wǎng)上。
中頻電源曾在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)采用
KFD-200/3HS ID:143888 |
LIC 1075/11 HF |
GSW 100E-08 EGA 400.5 |
CY2 10G8 0/36-0 020Z 11/OX HCDM 11A Z15 669 |
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3CP360.60-1 |
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DRUL50000UL-CSA 50kVA IP00 3AC480V//3AC380V Schaltgruppe Yyn |
Typ DR-211 20, 30 Nm 2176-M03 |
JET40C.ATOP 3/380V 50HZ |
RK-PVCFEUPMN1 |
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中頻發(fā)電機(jī)組。它由中頻發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)組成。這種機(jī)組的輸出功率一般在50~1000千瓦范圍內(nèi)。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,已使用的是晶閘管變頻器中頻電源。這種中頻電源利用晶閘管先把工頻交流電變換成直流電,再把直流電轉(zhuǎn)變成所需頻率的交流電。由于這種變頻設(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)組。
高頻電源通常先用變壓器把三相 380伏的電壓升高到約2萬(wàn)伏左右的高電壓,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轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l率、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瓦。
感應(yīng)加熱的物體必須是導(dǎo)體。當(dāng)高頻交流電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí),導(dǎo)體產(chǎn)生趨膚效應(yīng),即導(dǎo)體表面電流密度大,導(dǎo)體中心電流密度小。
感應(yīng)加熱可對(duì)物體進(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(xiàn)圈(又稱(chēng)感應(yīng)器)的形狀,還可進(jìn)行任意局部加熱。
電弧加熱
利用電弧產(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大,其強(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?chē)艌?chǎng)的影響。當(dāng)電極間形成電弧時(shí),電弧柱的溫度可達(dá),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個(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:電弧溫度高,能量集中,煉鋼電弧爐溶池的表面功率可達(dá)千瓦/平方米。但電弧的噪聲大,其伏安特性為負(fù)阻特性(下降特性)。為了在電弧加熱時(shí)保持電弧的穩(wěn)定、在電弧電流瞬時(shí)過(guò)零時(shí)電路電壓的瞬時(shí)值大于起弧電壓值,同時(shí)為了限制短路電流,在電源回路中,必須串接一定數(shù)值的電阻器。
電子束加熱
利用在電場(chǎng)作用下高速運(yùn)動(dòng)的電子轟擊物體表面,使之被加熱。進(jìn)行電子束加熱的主要部件是電子束發(fā)生器,又稱(chēng)電子槍。電子槍主要由陰極、聚束極、陽(yáng)極、電磁透鏡和偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈等部分組成。陽(yáng)極接地,陰極接負(fù)高位,聚焦束通常和陰極同電位,陰極和陽(yáng)極之間形成加速電場(chǎng)。由陰極發(fā)射的電子,在加速電場(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(xiàn)圈控制,使電子束按一定的方向射向被加熱物體。
315422-06 |
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R900954275 4WRTE16V125L-4X/6EG24K31/A1M |
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Flex PU 3/4 Lg=4m 250 Watts 24 Volts réf: 006148 code: R00611 |
電子束加熱的優(yōu)點(diǎn)是: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調(diào)整電子束轟擊部分的面積;③可增加功率密度,以使被轟擊點(diǎn)的物質(zhì)在瞬間蒸發(fā)掉。