КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Физические основы индукционного нагрева
Классификация электротермических установок сопротивления. Понятие «электротермические установки» характеризует электротермическое оборудование в комплексе с элементами сооружений, приспособлениями и коммуникациями (электрическими, газовыми, водяными, транспортными и др.), обеспечивающими его нормальное функционирование. Электротермическое оборудование (ЭТО) - это оборудование, предназначенное для технологического процесса тепловой обработки с использованием электроэнергии в качестве основного энергоносителя. Классификация ЭТО показана на блок-схеме (рисунок 3.9).
Рисунок 3.9 Блок-схема. Классификация электротермического оборудования.
Отличительной особенностью электрической печи (электропечи) является преобразование электрической энергии в тепловую и наличие нагревательной камеры, в которую помещается нагреваемое тело. Понятие «электропечь» может охватывать как собственно печь, так и в некоторых случаях печь со специальным оборудованием, входящим в комплект поставки (трансформаторами, щитами управления и пр.). Под «нагревательной камерой» понимается конструкция, образующая замкнутое пространство и обеспечивающая в нем заданный тепловой режим. Электротермические устройства - оборудование без нагревательной камеры. Совокупность конструктивно связанных электропечей, устройств и другого технологического оборудования (трансформирующего, охлаждающего, моечного и др.) называется электротермическими агрегатами. Классификация электротермического оборудования по методу нагрева представлена на блок-схеме (рисунок 3.10). В ЭТО сопротивления происходит выделение теплоты в твердых или жидких телах, включенных непосредственно в электрическую цепь, при протекании по ним электрического тока. На рисунке 3.11 приведены схемы нагрева сопротивлением.
Нагрев сопротивлением основан на законе Джоуля - Ленца, по которому при протекании тока в проводнике выделяется тепло, пропорциональное его электрическому сопротивлению, квадрату тока и времени прохождения тока. Ток может протекать по самому нагреваемому телу - прямой нагрев или по специальному нагревателю, от которого выделяемое тепло передается к нагреваемому телу теплообменом, такой нагрев называется косвенным.
Рисунок 3.10 Блок-схема. Классификация электротермического оборудования по методу нагрева
При косвенном нагреве различают три вида теплообмена: излучением, конвекцией и теплопроводностью. При высоких температурах определяющее значение имеет нагрев излучением. В нагреве излучением выделяется инфракрасный нагрев, основанный на подборе спектрального состава излучения с учетом свойств материалов избирательно поглощать или пропускать его.
Рисунок 3.11 Схемы нагрева сопротивлением: а - прямой; б - косвенный; в - конвекцией с калорифером; г - электродный в жидкой среде; д - в жидкой среде с внешним обогревом; е - в псевдокипящем слое, ж - электрошлаковый: 1 - контактная система; 2 - нагреваемое тело; 3 - нагреватель; 4-футеровка; 5- рабочее пространство; 6 - вентилятор; 7 - калорифер; 8 - электрод; 9 -жидкая среда; 10 - мелкие частицы; 11 - решетка; 12 - расходуемый электрод; 13 - слиток; 14 - шлаковая ванна; 15 - водоохлаждаемый кристаллизатор; 16 - жидкая металлическая ванна; 17 – поддон. В дуговом ЭТО происходит выделение теплоты в электрической дуге. Материал нагревается за счет теплоты, поступающей в него из опорных пятен дуги, а также вследствие теплообмена с дугой и электродами. На рисунке 3.12 представлены схемы дугового нагрева.
Рисунок 3.12 Схемы дугового нагрева: сплошными стрелками показана теплопередача излучением; пунктиром - поток газа.
В диэлектрическом ЭТО [8-9] происходит выделение теплоты в диэлектриках и полупроводниках, помещенных в переменное электрическое поле, за счет перемещения электрических зарядов при электрической поляризации. На рисунке 3.13 представлены схемы диэлектрического нагрева. Рисунок 3.13. Схемы диэлектрического нагрева: а - в электрическом поле; б - в электромагнитном поле (сверхвысокочастотном): 1 - электроды; 2 - нагреваемое тело; 3 - волновод; 4 – резонатор
В электронно-лучевом ЭТО – выделение теплоты при бомбардировке нагреваемого тела в вакууме потоком электронов, эмитируемых катодом; в ионном ЭТО – выделение теплоты происходит в нагреваемом теле потоком ионов, образованным электрическим разрядом в вакууме; в лазерном ЭТО происходит выделение теплоты в нагреваемом теле при воздействии на него лазерных лучей, т.е. высококонцентрированных потоков световой энергии, полученных в лазерах – оптических квантовых генераторах; в плазменном ЭТО – выделение теплоты, основанном на нагреве газа за счет пропускания его через дуговой разряд или высокочастотное электромагнитное или электрическое поле; в сварочном ЭТО – выделение теплоты в нагреваемых телах в целях осуществления неразъемного соединения с обеспечением непосредственной сплошности в месте сварки.
Среди электротермического оборудования важное место занимает группа индукционного ЭТО (рисунок 3.14). Электротермические устройства, предназначенные для индукционного нагрева или плавки тех или иных материалов, называются индукционными установками.
1 - нагреваемое тело; 2 - магнитопровод; 3 - футеровка; 4 - индуктор; 5 - промежуточный нагреватель; 6 - кварцевая труба; 7 - подвод газа.
Род теплопередачи: сплошные стрелки - излучением; пунктирные - конвекцией. Штрих-пунктирными стрелками обозначен поток ионизированного газа. Под индукционной установкой понимают весь комплекс устройств, обеспечивающих осуществление электротермического процесса (включая источники питания, устройства автоматики и управления, комплектующее оборудование, токоподводы, некоторые вспомогательные устройства и т.п.)
Рисунок 3.15 Блок-схема. Классификация индукционных установок
Индукционной плавильной установкой называют индукционную установку, в которой нагреваемый металл или сплав доводится до плавления, т.е. меняет свое агрегатное состояние в процессе нагрева. Индукционной печью называется часть индукционной установки, включающая индуктор, каркас, камеру для плавки, а также механизмы наклона печи, вакуумную систему и т.п.
Рисунок 3.16 Блок-схема. Назначение индукционных нагревательных установок
Рисунок 3.17 Блок-схема. Виды индукционных установок
Дата добавления: 2014-10-15; Просмотров: 3150; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |