گرم شدن مقاومت
از اثر ژول جریان برای تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی حرارتی به اجسام گرم استفاده می شود. [1] معمولاً به گرمایش با مقاومت مستقیم و گرمایش با مقاومت غیر مستقیم تقسیم می شوند. ولتاژ منبع تغذیه قبلی به طور مستقیم بر روی جسم مورد گرم قرار می گیرد. وقتی جریان جریان می یابد ، خود شی گرم می شود. دستگاه اتو گرم می شود.
تب خواهد کرد. جسمی که می تواند با مقاومت مستقیم گرم شود باید رسانا باشد ، اما باید مقاومت بیشتری داشته باشد. از آنجا که گرما توسط خود جسم گرم شده تولید می شود ، مربوط به گرمایش داخلی است و بازده حرارتی بسیار زیاد است. گرمایش با مقاومت غیرمستقیم برای ساخت عناصر گرمایش به مواد آلیاژی یا مواد غیرفلزی خاصی احتیاج دارد. عناصر گرمایشی گرما تولید می کنند که با اشعه ، همرفت و هدایت به جسم منتقل می شود تا گرم شود. از آنجا که جسم گرم شده و عنصر گرمایشی به دو قسمت تقسیم می شوند ، نوع جسم گرم شده عموماً محدود نیست و کار ساده است.
موادی که برای عناصر گرمایشی گرمایش با مقاومت غیرمستقیم استفاده می شود ، معمولاً به مقاومت بالا ، ضریب مقاومت در دمای پایین ، تغییر شکل کوچک در دمای بالا و ترد شدن آسان نیست. معمولاً مواد فلزی مانند آلیاژ آهن - آلومینیوم ، آلیاژ نیکل - کروم و مواد غیر فلزی مانند کاربید سیلیکون و ضد عفونی کننده مولیبدن استفاده می شود. حداکثر دمای کار عناصر گرمایش فلزی با توجه به نوع مواد می تواند به 1000 ～ 1500 ℃ برسد. بالاترین دمای کار اجزای گرمایش غیر فلزی می تواند به 1500 ～ 1700 reach برسد. دومی به راحتی نصب می شود و می توان آن را با كوره گرمایش جایگزین كرد ، اما هنگام كار به دستگاه تنظیم ولتاژ نیاز دارد و عمر آن كمتر از عناصر گرم كننده آلیاژی است. به طور کلی در کوره های با درجه حرارت بالا ، مکانهایی که دما از حداکثر دمای مجاز کار عناصر گرم کننده فلز و برخی موارد خاص بیشتر است ، استفاده می شود.
گرمایش القایی
هادی خود توسط اثر حرارتی تشکیل شده توسط جریان القایی (جریان گردابی) تولید شده توسط هادی در میدان الکترومغناطیسی متناوب گرم می شود. با توجه به نیازهای مختلف فرآیند گرمایش ، فرکانس منبع تغذیه AC مورد استفاده در گرمایش القایی شامل فرکانس قدرت (50-60 هرتز) ، فرکانس متوسط (60-10000 هرتز) و فرکانس بالا (بالاتر از 10000 هرتز) است. منبع تغذیه فرکانس برق معمولاً منبع تغذیه AC است که در صنعت استفاده می شود. فرکانس برق اکثر کشورهای جهان 50 هرتز است. ولتاژ وارد شده به دستگاه القایی توسط منبع تغذیه فرکانس صنعتی برای گرمایش القایی باید قابل تنظیم باشد. با توجه به توان تجهیزات گرمایشی و ظرفیت شبکه منبع تغذیه ، می توان از منبع تغذیه ولتاژ بالا (6-10 کیلوولت) برای تأمین برق از طریق ترانسفورماتور استفاده کرد. تجهیزات گرمایشی همچنین می توانند مستقیماً به شبکه برق ولتاژ پایین 380 ولت متصل شوند.
منبع تغذیه فرکانس متوسط از مجموعه های مولد فرکانس متوسط برای مدت زمان طولانی استفاده کرده است. از یک ژنراتور فرکانس متوسط و یک موتور ناهمزمان درایو تشکیل شده است. توان خروجی این واحد به طور کلی در محدوده 50 تا 1000 کیلووات است. با توسعه فناوری الکترونیک قدرت ، اکنون از منابع تغذیه با فرکانس متوسط اینورتر تریستور استفاده می شود. این منبع تغذیه فرکانس متوسط با استفاده از تریستور ابتدا جریان متناوب فرکانس قدرت را به یک جریان مستقیم تبدیل کرده و سپس جریان مستقیم را به یک جریان متناوب از فرکانس مورد نیاز تبدیل می کند. به دلیل کوچک بودن ، وزن سبک ، عملکرد بی صدا و قابل اعتماد این نوع تجهیزات با فرکانس متغیر ، به تدریج جایگزین مجموعه های تولید کننده فرکانس میانی شده است.
منابع تغذیه با فرکانس بالا معمولاً از ترانسفورماتور برای افزایش ولتاژ سه فاز 380 ولت به ولتاژ بالا در حدود 20000 ولت استفاده می کنند و سپس از یک تریستور یا یکسو کننده سیلیکون ولتاژ بالا برای اصلاح فرکانس برق AC به DC استفاده می کنند و سپس استفاده می کنند یک نوسان ساز الکترونیکی جریان مستقیم به یک جریان متناوب با فرکانس بالا و ولتاژ بالا تبدیل می شود. توان خروجی تجهیزات منبع تغذیه با فرکانس بالا از ده کیلووات تا صدها کیلووات است.
جسمی که با القا heated گرم می شود باید رسانا باشد. وقتی جریان متناوب با فرکانس بالا از یک رسانا عبور می کند ، رسانا اثر پوستی ایجاد می کند ، یعنی چگالی جریان سطح هادی زیاد است و چگالی جریان در مرکز هادی کم است.
گرمایش القایی می تواند به طور یکنواخت جسم را به طور کلی گرم کند و سطح آن را گرم کند. می تواند فلز را بو کند. در فرکانس بالا ، می تواند شکل کویل گرمایش را تغییر دهد (همچنین به عنوان سلف شناخته می شود) ، و همچنین می تواند گرمایش محلی دلخواه را انجام دهد.
گرمایش قوس
برای گرم کردن جسم از دمای بالای تولید شده توسط قوس استفاده کنید. قوس پدیده تخلیه گاز بین دو الکترود است. ولتاژ قوس زیاد نیست اما جریان زیاد است. جریان شدید آن توسط تعداد زیادی یون تبخیر شده روی الکترود حفظ می شود ، بنابراین قوس به راحتی تحت تأثیر میدان مغناطیسی اطراف قرار می گیرد. وقتی یک قوس بین الکترودها تشکیل می شود ، دمای ستون قوس می تواند به 3000-6000K برسد ، که برای ذوب فلزات در دمای بالا مناسب است.
دو نوع گرمایش قوس وجود دارد ، گرمایش قوس مستقیم و غیر مستقیم. جریان قوس گرمایش قوس مستقیم مستقیماً از جسم مورد نظر برای گرم شدن عبور می کند و جسمی که باید گرم شود باید یک الکترود یا محیط قوس باشد. جریان قوس گرمایش قوس غیرمستقیم از جسمی که قرار است گرم شود عبور نمی کند و عمدتا توسط گرمای تابش شده توسط قوس گرم می شود. ویژگی های گرمایش قوس عبارتند از: دمای قوس بالا ، انرژی متمرکز و قدرت سطح استخر مذاب کوره قوس الکتریکی سازنده فولاد می تواند به 560-1200 کیلووات بر متر مربع برسد. با این حال ، صدای قوس زیاد است و مشخصات ولت آمپر آن از ویژگی های مقاومت منفی (ویژگی های نزول) هستند. به منظور حفظ ثبات قوس در هنگام گرم شدن قوس ، مقدار لحظه ای ولتاژ مدار بیشتر از مقدار ولتاژ قوس است که جریان قوس به طور آنی از صفر عبور می کند و برای محدود کردن جریان اتصال کوتاه ، باید یک مقاومت با مقدار خاص باشد به صورت سری در مدار قدرت متصل می شود.
گرم شدن پرتو الکترون
سطح جسم توسط الکترونهایی که تحت تأثیر میدان الکتریکی برای گرم کردن حرکت می کنند ، بمباران می شود. مولفه اصلی برای گرم شدن پرتو الکترون ، مولد پرتو الکترون است که به آن تفنگ الکترونی نیز می گویند. اسلحه الکترونی عمدتاً از کاتد ، الکترود کانونی ، آند ، عدسی الکترومغناطیسی و سیم پیچ انحراف تشکیل شده است. آند زمین گیر شده است ، و کاتد به موقعیت منفی بالا متصل می شود. پرتو متمرکز معمولاً در همان پتانسیل کاتد است و یک میدان الکتریکی شتاب دهنده بین کاتد و آند تشکیل می شود. الکترون های ساطع شده توسط کاتد تحت تأثیر یک میدان الکتریکی شتاب دهنده با سرعت زیاد ، توسط لنزهای الکترومغناطیسی متمرکز می شوند ، و سپس توسط یک سیم پیچ انحراف کنترل می شوند ، به طوری که پرتو الکترون به سمت جسمی که در یک محل گرم می شود ، هدایت می شود جهت خاص
از مزایای گرمایش پرتو الکترون می توان به موارد زیر اشاره کرد: lens از لنزهای الکترومغناطیسی می توان برای تغییر آزادانه قسمت گرم شده یا تنظیم آزادانه قسمت بمباران پرتوی الکترون استفاده کرد. anمی تواند چگالی توان را افزایش دهد تا مواد در نقطه بمباران شده فوراً تبخیر شوند.
گرمایش مادون قرمز
برای تابش جسم از اشعه مادون قرمز استفاده کنید. جسم پس از جذب مادون قرمز ، انرژی تابشی را به گرما تبدیل کرده و گرم می شود.
مادون قرمز یک موج الکترومغناطیسی است. در طیف خورشیدی ، خارج از انتهای قرمز نور مرئی ، یک انرژی تابشی نامرئی است. در طیف الکترومغناطیسی ، محدوده طول موج مادون قرمز بین 0.75 تا 1000 میکرون و دامنه فرکانس بین 3 × 10 تا 4 × 10 هرتز است. در کاربردهای صنعتی ، طیف مادون قرمز اغلب به چند باند تقسیم می شود: 0.75 ~ 3.0 میکرون نزدیکترین منطقه مادون قرمز است. 3.0 ~ 6.0 میکرون منطقه مادون قرمز متوسط است. 6.0 ~ 15.0 میکرون منطقه مادون قرمز دور است. 1000.0 ~ 15.0 میکرون ناحیه مادون قرمز بسیار دور است. اجسام مختلف توانایی متفاوتی در جذب نور مادون قرمز دارند. حتی همان شی object توانایی متفاوتی در جذب نور مادون قرمز با طول موج های مختلف دارد. بنابراین ، در استفاده از گرمایش مادون قرمز ، باید منبع تابش مادون قرمز مناسب با توجه به نوع جسمی که باید گرم شود ، انتخاب شود تا انرژی تابش در محدوده طول موج جذب جسمی که قرار است گرم شود ، متمرکز شود تا بدست آید یک اثر گرم کننده خوب
گرمایش مادون قرمز برقی در واقع شکل خاصی از گرمایش مقاومتی است ، که از موادی مانند تنگستن ، آهن نیکل یا آلیاژ نیکل - کروم به عنوان رادیاتور برای ایجاد منبع تابش استفاده می کند. پس از انرژی ، به دلیل گرمای تولید شده توسط مقاومت ، تابش گرما ایجاد می کند. منابع تابش گرمایی مادون قرمز برقی که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند ، نوع لامپ (نوع بازتابنده) ، نوع لوله (نوع لوله کوارتز) و نوع صفحه (نوع تخت) هستند. نوع لامپ یک لامپ مادون قرمز است ، که از سیم تنگستن به عنوان رادیاتور استفاده می کند ، درست مانند یک لامپ روشنایی عمومی در یک پوسته شیشه ای پر از گاز بی اثر مهر و موم شده است. رادیاتور پس از انرژی (کمتر از لامپ های روشنایی عمومی است) گرما تولید می کند ، که مقدار زیادی اشعه مادون قرمز با طول موج حدود 1.2 میکرون منتشر می کند. اگر دیواره داخلی پوسته شیشه با یک لایه بازتابنده پوشانده شود ، می توان اشعه های مادون قرمز را در یک جهت متمرکز کرد ، بنابراین منبع تابش مادون قرمز از نوع لامپ را یک رادیاتور مادون قرمز بازتابنده نیز می نامند. لوله منبع تابش مادون قرمز از نوع لوله از شیشه کوارتز با سیم تنگستن در وسط ساخته شده است ، بنابراین به آن رادیاتور مادون قرمز نوع کوارتز نیز گفته می شود. طول موج نور مادون قرمز ساطع شده از نوع لامپ و نوع لوله در محدوده 0.7 تا 3 میکرون است و دمای کار نسبتاً پایین است. به طور کلی برای گرم کردن ، پخت ، خشک کردن در صنایع سبک و نساجی و فیزیوتراپی مادون قرمز در درمان پزشکی استفاده می شود. سطح تابش منبع تابش مادون قرمز نوع صفحه ای ، یک سطح صاف است که از یک صفحه مقاومت تخت تشکیل شده است. قسمت جلوی صفحه مقاومت با ماده ای با ضریب انعکاس زیاد پوشانده شده و سمت معکوس آن با ماده ای با ضریب بازتاب کم پوشانده شده است ، بنابراین بیشتر انرژی گرما از جلو تابش می شود. دمای کاری نوع صفحه می تواند به بیش از 1000 reach برسد و می توان از آن برای بازپخت جوش مواد فلزی و لوله ها و ظروف با قطر بزرگ استفاده کرد.
از آنجا که مادون قرمز توانایی نفوذ پذیری بالایی دارد ، جذب آن توسط اشیا آسان است و پس از جذب توسط اجسام ، بلافاصله به انرژی گرما تبدیل می شود. اتلاف انرژی قبل و بعد از گرمایش مادون قرمز کم است ، دما به راحتی کنترل می شود و کیفیت گرمایش بالا است. بنابراین ، استفاده از گرمایش مادون قرمز به سرعت در حال توسعه است.
گرمایش متوسط
برای گرم کردن مواد عایق از یک میدان الکتریکی با فرکانس بالا استفاده کنید. اصلی ترین ماده گرم کننده دی الکتریک است. هنگامی که دی الکتریک در یک میدان الکتریکی متناوب قرار می گیرد ، به طور مکرر قطبی می شود (تحت عمل میدان الکتریکی ، مقدار مساوی شارژ قطبیت مخالف در سطح یا داخل دی الکتریک ظاهر می شود) ، در نتیجه انرژی الکتریکی را تبدیل می کند میدان الکتریکی به گرما تبدیل می شود.
فرکانس میدان الکتریکی مورد استفاده برای گرمایش متوسط بسیار زیاد است. در باند های موج کوتاه ، موج کوتاه و موج فوق کوتاه ، فرکانس صدها کیلوهرتز تا 300 مگاهرتز است که به آن گرمایش دی الکتریک با فرکانس بالا می گویند. اگر بالاتر از 300 مگاهرتز باشد و به باند مایکروویو برسد ، به آن گرمایش دی الکتریک مایکروویو گفته می شود. معمولاً گرمایش دی الکتریک با فرکانس بالا در میدان الکتریکی بین دو صفحه انجام می شود. در حالی که گرمایش دی الکتریک مایکروویو تحت میدان تابش هدایت موج ، حفره تشدید یا آنتن مایکروویو انجام می شود.
هنگامی که دی الکتریک در یک میدان الکتریکی با فرکانس بالا گرم می شود ، توان الکتریکی کشیده شده در حجم واحد آن P=0.566fEertgδ × 10 (W / cm) است
اگر در گرما بیان شود:
H=1.33fEεrtgδ × 10 (کال / ثانیه · سانتی متر)
در جایی که f فرکانس میدان الکتریکی با فرکانس بالا است ، εr قدرت نسبی دی الکتریک است ، δ زاویه از دست دادن دی الکتریک است و E قدرت میدان الکتریکی است. از فرمول می توان دریافت که توان الکتریکی حاصل از دی الکتریک از میدان الکتریکی با فرکانس بالا متناسب با مربع قدرت میدان الکتریکی E ، فرکانس f میدان الکتریکی و زاویه از دست دادن δ دی الکتریک است . E و f با استفاده از میدان الکتریکی اعمال شده تعیین می شوند و εr به ماهیت خود دی الکتریک بستگی دارد. بنابراین ، هدف از گرمایش متوسط عمدتا مواد با تلفات متوسط زیاد است.
گرمایش متوسط به دلیل اینکه گرما در داخل دی الکتریک تولید می شود (جسمی که باید گرم شود) ، در مقایسه با سایر حرارت های خارجی ، سرعت گرمایش سریع ، بازده حرارتی بالا و گرمایش یکنواخت است.
گرمایش محیطی می تواند ژل حرارتی را در صنعت ، دانه خشک ، کاغذ ، چوب و سایر مواد الیافی گرم کند. همچنین می تواند قبل از قالب ریزی و سازه ، پلاستیک را از قبل گرم کرده و پلاستیک را بچسباند ، چوب ، پلاستیک و غیره را انتخاب کنید. انتخاب یک فرکانس و یک میدان الکتریکی مناسب ، می تواند فقط چسب چسب را در هنگام گرم کردن تخته سه لا گرم کند بدون اینکه روی تخته سه لا تأثیر بگذارد. برای مواد همگن ، گرمایش را می توان به طور کلی انجام داد.