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高頻感應(yīng)加熱原理與應(yīng)用

2011-08-29

    您能想象的到,一根鐵棒一二秒鐘就可以被加熱紅起來(lái)嗎?任何金屬都可以被很快地加熱到其熔化嗎?這就是一種人類(lèi)目前能夠做到和掌握的最快捷的直接加熱方法——高中頻感應(yīng)加熱。

    通常人們對(duì)物體的加熱,一是利用煤、油、氣等能源的燃燒產(chǎn)生熱量;二是利用電爐等用電器將電能轉(zhuǎn)換成熱量。這些熱量只有通過(guò)熱傳遞的方式(熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射),才能傳遞到需要加熱的物體上,也才能達(dá)到加熱物體的目的。由于這些加熱方式,被加熱的物體是通過(guò)吸收外部熱量實(shí)現(xiàn)升溫的。因此,它們都屬于間接加熱方式。

    我們知道,熱量的自然傳遞規(guī)律是:熱量只能從高溫區(qū)向低溫區(qū),高溫體向低溫體,高溫部分向低溫部分自然的傳遞。因此,只有當(dāng)外部的熱量、溫度明顯多于、高于被加熱物體時(shí),才能將其有效地加熱。 這就需要用很多的能量來(lái)建立一個(gè)比被加熱物體所需要的熱量多的多、溫度高的多的高溫區(qū)。如爐,烘箱等。

    這樣,不但這些熱量中只有少部分能夠傳遞到被加熱體上,造成很大的能源浪費(fèi)。 而且加熱時(shí)間長(zhǎng),在燃燒、加熱的過(guò)程中,還會(huì)產(chǎn)生大量的有害性物質(zhì)和氣體。它們既會(huì)對(duì)被加熱體造成腐蝕性的損害,又會(huì)對(duì)大氣造成污染。即便是使用電爐等電能加熱方式,雖然無(wú)污染,但仍然存在著效率低、成本高、加熱速度慢等缺點(diǎn)。

    科學(xué)的進(jìn)步與發(fā)展,使我們今天無(wú)論是對(duì)金屬物體加熱還是對(duì)非金屬物體加熱,都可以采用高效、快速,且十分節(jié)能和環(huán)保的方式加熱.這就是直接加熱方式。

    對(duì)于非金屬物體,可采用工作頻率約240MHZ及以上,能使其內(nèi)部分子、原子每秒振動(dòng)、磨擦上億次之多的微波加熱。 對(duì)于金屬物體,則可采用工作頻率在幾千赫茲(KHZ)至幾百千赫茲以上的中頻、高頻感應(yīng)加熱。也可以采用低頻感應(yīng)加熱,如工頻50HZ等。

    中頻、高頻感應(yīng)加熱,是將工頻(50HZ)交流電轉(zhuǎn)換成頻率一般為1KHZ至上百KHZ,甚至頻率更高的交流電,利用電磁感應(yīng)原理,通過(guò)電感線圈轉(zhuǎn)換成相同頻率的磁場(chǎng)后,作用于處在該磁場(chǎng)中的金屬體上。 利用渦流效應(yīng),在金屬物體中生成與磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比的感生旋轉(zhuǎn)電流(即渦流)。由旋轉(zhuǎn)電流借助金屬物體內(nèi)的電阻,將其轉(zhuǎn)換成熱能。同時(shí)還有磁滯效應(yīng)、趨膚效應(yīng)、邊緣效應(yīng)等,也能生成少量熱量,它們共同使金屬物體的溫度急速升高,實(shí)現(xiàn)快速加熱的目的。

    高頻電流的趨膚效應(yīng),可以使金屬物體中的渦流隨頻率的升高,而集中在金屬表層環(huán)流。這樣就可以通過(guò)控制工作電流的頻率,實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬物體加熱深度的控制。既能提高加工工藝,又使能量被充分地利用。 當(dāng)用于紅沖、熱煅及工件整體退火等透熱時(shí),它們需要的加熱深度大,這時(shí)可以將工作頻率降低;當(dāng)用于表面淬火等熱處理時(shí),它們需要的加熱深度小,這時(shí)則可以將工作頻率升高。另一方面,對(duì)于體積較小的工件或管材、板材,選用高頻加熱方式,對(duì)于體積較大的工件,選用中頻加熱方式。

    由于感應(yīng)加熱時(shí)間短、速度快,并且還是非接觸式(加熱物體不需要與感應(yīng)圈接觸)的加熱。所以,比其它的加熱方式氧化輕微,必要時(shí)易于進(jìn)行氣體保護(hù)。

    電子技術(shù)的飛速發(fā)展,使電子元器件無(wú)論是質(zhì)量方面、效能方面, 還是可靠性方面,都有了很大的進(jìn)步.在體積方面也更為小型化、微型化。這為感應(yīng)加熱技術(shù)提供了更好的發(fā)展條件與空間。 在小信號(hào)生成與處理,控制與保護(hù),調(diào)節(jié)與顯示等方面,都更多地運(yùn)用了可靠性更高、穩(wěn)定性更好、抗干擾能力更強(qiáng)的數(shù)字電路。在功率元件上,更是從耗能大、效率低、工作電壓高、輻射量較大的電子管,一代代地經(jīng)晶閘管、場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET),發(fā)展到了IGBT(絕緣柵雙極晶體管)。 整機(jī)的電源利用率已經(jīng)提高到百分之九十五以上(電子管電源利用率只有約百分之六十),冷卻水比電子管產(chǎn)品節(jié)約了約百分之六十。并且可以實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷的連續(xù)工作。這樣不但可以在白天正常使用,還可以在用電低峰電費(fèi)折扣期的夜間工作。

    由于感應(yīng)式加熱,具有耗能少,用電省,加熱速度快,無(wú)污染、無(wú)噪聲、無(wú)需預(yù)熱、不易氧化、便于氣體保護(hù)、可自動(dòng)控制、具備多項(xiàng)智能保護(hù)、安全可靠、易于操作,可不間斷地連續(xù)工作等優(yōu)點(diǎn)。

    越來(lái)越多的廠家、客戶,從煤炭加熱,柴油加熱,液化氣加熱,以及電爐、電烘箱加熱,轉(zhuǎn)換到了高中頻感應(yīng)式加熱上來(lái)!無(wú)論是國(guó)企、民營(yíng),還是私營(yíng)、外企,凡是金屬熱處理、金屬熱加工、金屬焊接和金屬熔煉、提煉等行業(yè),都越來(lái)越多地采用了高中頻感應(yīng)加熱設(shè)備。因此,市場(chǎng)十分廣闊!

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