Индукционный нагрев

ДРУГИЕ СПОСОБЫ НАГРЕВА

Факторы, влияющие на вкусовое восприятие.

1. Адаптация к одному веществу не исключает сохранения нормальной чувствительности к другому вкусовому веществу. Адаптация к сладкому и соленому развивается быстрее, чем к горькому и кислому.

2. Вкусовое восприятие зависит от функционального состояния организма. Так, в условиях голода или насыщения оно различно: натощак отмечаются повышенная чувствительность к различным вкусовым веществам и высокий уровень мобилизации вкусовых рецепторных элементов (вкусовых сосочков), а после приема пищи вкусовая чувствительность снижается и происходит демобилизация вкусовых воспринимающих структур.

Вкусовое восприятие изменяется под влиянием различных видов социальной деятельности. У студентов перед экзаменом значительно уменьшается способность воспринимать различные вкусовые вещества. С возрастом происходит снижение вкусовой чувствительности, снижается и способность к различению отдельных вкусовых веществ. На вкусовое восприятие оказывают влияние различные патологические процессы. Снижают вкусовую чувствительность заболевания полости рта (стоматиты, глосситы), заболевания желудочно-кишечного тракта, органов дыхания, болезни крови и центральной нервной системы.

Под воздействием различных факторов возможно расстройство вкусового восприятия.

Различают такие виды расстройств: 1) агевзия – потеря; 2) гипогевзия - понижение; 3) гипергевзия - повышение; 4) парагевзия – извращение вкусовой чувствительности; 5) дисгевзия - расстройство тонкого анализа вкусовых веществ; 6) вкусовые галлюцинации, а также вкусовая агнозия, когда человек чувствует, но не узнает вкус этого вещества.

Кроме нагрева изделий путем сжигания газа и за счет тепловой энергии электронагревателей существуют и другие способы нагрева изделий.

Индукционный нагрев проводящих электрический ток тел основан на поглощении ими электромагнитной энергии, которая возникает в результате наведения вихревых токов. Вихревые токи нагревают тело по закону Джоуля-Ленца. Электромагнитная энергия появляется в результате переменного магнитного поля, которое наводится индуктором.

Индуктор - трансформатор, в котором в качестве вторичной обмотки используется нагреваемое тело.

Индуктором создается переменный магнитный поток Ф, а в нагреваемом теле создается ЭДС (электродвижущая сила).

w - число витков индуктора на 1м длины,

υ - частота электромагнитного поля, Гц.

При известном значении сопротивления нагреваемого тела R_ЭДС обеспечивает возникновение вихревого тока I_в в нагреваемой заготовке и выделением соответствующего количества энергии:

х - индуктивное сопротивление, Ом;

R - активное сопротивление, Ом.

Лазерный нагрев

В лазере электрическая энергия преобразуется в энергию электромагнитных волн с высокой степенью монохромности. Лучи лазера фокусируют на площадь очень малых размеров и получают высокие плотности потоков энергии. В машиностроении для повышения поверхностной прочности изделий применяют тер­мическую обработку с использованием оптических квантовых генераторов-лазеров. Высокая мощность излучения лазеров (10¹⁰ Вт/см²) вызывает резкое изменение агрегатного состояния вещества. В зоне воздействия светового луча вещество разруша­ется с образованием отдельных частиц и паров. Лазерные установки находят применение для плавки, резки и сварки различных ме­таллов. При меньшей мощности излучения (до 10⁶ Вт/см²) область, на которую воздействует световой луч, нагревается до темпера­туры, не превышающей температуры плавления, и при этом воз­можно выполнение термической обработки изделий, в том числе и закалки. Оптимальное значение мощности излучения лазерной уста­новки для каждого конкретного случая зависит от формы, опти­ческих свойств и шероховатости нагреваемой поверхности, хими­ческого состава нагреваемого металла и т. д. Излучение энергии лазером может быть импульсным и непрерывным. Использование импульсного излучения для поверхностной термической обработки металлов позволяет упрочнять слой на глубину 40 мкм. Микро­твердость закаленных с помощью лазерного излучения образцов сталей 8ХФ и Р18 увеличилась в 1,3—1,4 раза. Производствен­ные испытания фрез, обработанных с помощью лазера при удель­ной мощности излучения около 1,8-10* Вт/см², показали, что стой­кость фрез при этом повышается в среднем в 3 раза. Структура стали в зоне воздействия лазерного излучения должна представ­лять собой мартенситно-карбидную смесь, так как только такая структура обеспечивает высокую износостойкость режущего ин­струмента. Импульсная лазерная закалка может быть проведена на раз­личных установках, например, «КВАНТ-16». Энергия импульса лазерного излучения равна 40 Дж, диаметр «пятна» закалки 5 мм. Для непрерывного лазерного излучения необходимо оборудо­вание, работающее в непрерывном режиме. Газовый (СО₂) лазер ЛНГ-702 имеет мощность непрерывного излучения 550 Вт. Ре­жим облучения нагрева образцов из магниеволитиевого сплава МА-21: скорость перемещения поверхности детали под лазерным лучом 9 мм/с, время воздействия излучения на обрабатываемую поверхность 0,4 с, плотность мощности излучения 0,022 Вт/см², диаметр сфокусированного луча на поверхности детали 2 мм. Глубина упрочненного слоя составила 1 мм. Поверхностная микротвердость возросла в 1,5—2 раза.  

Электронно-лучевой нагрев

Электрическая энергия электронного пучка превращается в тепловую в телах бомбардируемыми электронами пучка. Электронный луч представляет собой направленный поток электронов, переносящий энергию от излучателя электронов к изделию.   Рис.1. Схема электронно-лучевого нагрева 1 - фокусирующий электрод; 2 - катод; 3 - лучи; 4 - нагреваемое тело. Ускоренные электроны приобретают кинетическую энергию пропорционально их скорости, которую они передают веществу нагреваемого материала. m_e - масса электрона (9.1·10^-31 кг); V_e - скорость движения электрона, м/с; e₀ - заряд электрона; U_у - пройденная разность потенциалов. Излучаемые катодом электроны ускоряются и формируются электрическими полями электронный луч. I_л - ток электронного луча, А.

Нагрев электрической дугой

Электрическая дуга - это один из видов электрических разрядов в газах и парах. По характеру и внешним признакам разряды весьма разнообразны. Деление всех разрядов обычно осуществляются на самостоятельные и несамостоятельные. Самостоятельный разряд: Несамостоятельный разряд: U_c > U_н Рис.2. Нагрев электродугой   В качестве внешних факторов ионизации между электродами может быть ультрафиолет, рентгеновские лучи и космические лучи.     Рис. 3. Вольтамперная характеристика разрядов в логарифмических координатах 1 - несамостоятельный разряд; 2 - переход к тлеющему поднормальному разряду; 3 - начало самостоятельного тлеющего разряда; 4 - нормальный тлеющий разряд; 5 - аномальный тлеющий разряд; 6 - переход к искровому разряду; 7 - начало дугового разряда. Под действием электрического поля заряженные частицы (ионы и электроны) движутся: положительные заряженные - к катоду, а отрицательно - к аноду. Некоторая доля частиц достигает электродов и нейтрализуется на них, таким образом, создается ток в промежутке между электродами. Другая доля частиц нейтрализуется в самом промежутке, то есть положительно заряженные частицы соединяются с отрицательными. Увеличивая напряжение на электродах, увеличивается градиент электрического потенциала в промежутке, то есть увеличивается и средняя скорость заряженных частиц, следовательно, большее их количество достигает электродов, а значит и больше будет ток. Ток разряда пропорционален напряжению, проводимость приблизительно постоянна. Промежуток подчиняется закону Ома. При дальнейшем повышении на электродах напряжения - наступает момент насыщения, когда все заряженные в промежуток времени частицы будут достигать электродов и ток заряда перестанет увеличиваться (участок 1-2).Ток несамостоятельного разряда обычно мал. Дальнейшее повышение напряжения вновь приводит к режиму роста тока. Это значит, что заряженные частицы - электроны достигли такой кинетической энергии, которой достаточно для ионизации нейтральных частиц в газе (2-3). В этой фазе заряд самостоятелен. Количество заряженных частиц растет лавинообразно. Напряжение, при котором образуется самостоятельный разряд, носит название "напряжение зажигания". Напряжение зажигания зависит от свойств газа и величины P^.l - произведения давления газа на расстояние между электронами. При определенном значении P^.l значение потенциала зажигания достигает максимума (для воздуха при U = 330В P^.l = 0.77 Па^.м). С уменьшением давления длина свободного пробега электрона увеличивается, соударения на его пути делаются редкими и ионизация уменьшается. А при большом давлении соударения, наоборот, происходят часто, что на пути между ними электрон не успевает запасти нужную для ионизации нейтральных частиц энергию. При атмосферном давлении напряжение зажигания для воздуха при Р = 760 мм.рт.ст. и длине 0.01 м равняется 3^.10⁴В. В зависимости от тока самостоятельного разряда изменяется его характер: 1) плотность тока = 10^-2 А/м² - это темный разряд (участок 2-3), электрическое поле определяется потенциалом электродов; 2) плотность тока = 10^-2 - 10² А/м² - это тлеющий разряд (3), характеризующийся областями с разной степенью свечения. В этом разряде электрическое поле искажено наличием объемных разрядов. С увеличением тока, напряжение на электродах при тлеющем разряде сначала падает, затем остается постоянным, а потом вновь начинает увеличиваться (участок 3-4-5). 3) плотность тока > 10² А/м² - это искровой разряд, который может самопроизвольно перейти в дуговой. Дуговой разряд характеризуется малым катодным падением напряжения и высокой плотностью тока. Это объясняется появлением нового мощного источника ионизации.

Нагрев электрическим сопротивлением

Электрическая энергия превращается в тепловую при протекании тока через твердые или жидкие тела в соответствии с эффектом Джоуля: W - работа электрического тока, Дж; U - напряжение, В; I - сила тока, А; τ - продолжительность протекания тока, с; R - сопротивление проводника, Ом. В проводнике носители заряда движутся под действием электрического поля. Формула справедлива при условии, что сила тока постоянна во времени (в этом случае носители заряда движутся с постоянной скоростью и вся электрическая энергия превращается в тепловую).  

Нагрев в электролите

В электролитных установках нагреваемая деталь является катодом. При подаче напряжения на деталь ее поверхность, соприкасающаяся с электролитом быстро нагревается. При снятии напряжения горя­чая поверхность детали охлаждается в электролите, который имеет темпера­туру 20—50° С.

В качестве электролита обычно используют 5—10 %-ные водные рас­творы кальцинированной соды (Na₂CO_s).

Нагрев в электролите может быть местный и поверхностный. Поверхностный нагрев деталей цилиндрической формы произ­водится путем вращения детали, которая или частично погружена в электролит, или обливается электролитом. В последнем случае электролит под напором подается по трубке к поверхности вра­щаемой детали. Расстояние от сопла на конце трубки до нагрева­емой поверхности 20—30 мм. Электролит непрерывно перекачи­вается насосом из бака к нагреваемой детали. Трубка с электро­литом является анодом, а деталь — катодом электрической цепи.

Рис.4. Схема нагрева в электролите: 1 – электролит; 2 – нагреваемая деталь; 3 – источник тока; 4 – анод; 5 – ванна; водородная оболочка

При последовательном нагреве деталь пропускается через слой электролита. В дно ванны устанавливается втулка из огне­упорного материала. Внутреннее отверстие во втулке на 1—2 мм больше, чем наружный диаметр нагреваемой детали. Над втулкой поддерживается слой электролита, с которым соприкасается деталь, пропускаемая через втулку. Скорость перемещения детали 0,2 м/мин.

Обслуживание электролитных установок сводится к периоди­ческому контролю концентрации электролита, проверке состояния поверхности контактов, зажимающих нагреваемую деталь, под­держанию в рабочем состоянии механической и электрической части установки.

Дата добавления: 2014-01-05