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        電磁感應(yīng)器加熱技術(shù)的應(yīng)用

        2018-02-26 04:46:44蔡梓涵
        電子技術(shù)與軟件工程 2018年14期

        蔡梓涵

        摘要 隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展,電磁感應(yīng)現(xiàn)象顯著的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)能夠順應(yīng)時(shí)代要求與發(fā)展,因此逐漸被人們應(yīng)用于生產(chǎn)生活當(dāng)中。電磁加熱是一種環(huán)境友好型加熱方法,其溫度上升快,損耗小,因此加熱效率較高,被廣泛應(yīng)用于工業(yè)各個(gè)領(lǐng)域,漸漸取代了傳統(tǒng)加熱方法。另外,該技術(shù)也應(yīng)用于加工工業(yè)中的鑄造、焊接、表面熱處理、熱鍛等技術(shù)中。本文通過對(duì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的介紹,對(duì)電磁加熱的原理進(jìn)行介紹,并簡(jiǎn)述其在生產(chǎn)中的應(yīng)用。

        【關(guān)鍵詞】電磁感應(yīng)加熱 溫度控制 磁感線

        隨著科技與現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展,越來越多的物理原理得到了應(yīng)用,并在諸多工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著自身的作用。電磁感應(yīng)加熱技術(shù)是當(dāng)下發(fā)展最為迅猛的一種加熱技術(shù),以法拉第電磁感應(yīng)定律為基礎(chǔ),可以在機(jī)械行業(yè)中逐漸取代傳統(tǒng)的火焰加熱、紅外輻射加熱等。另一方面,電磁感應(yīng)加熱有著加熱速度快等優(yōu)勢(shì),其加熱溫度和加熱時(shí)間均可以被人為控制,因此在船舶、油氣運(yùn)輸、石化加工以及金屬冶煉等諸多領(lǐng)域都有著成功的實(shí)踐。與傳統(tǒng)的電熱絲加熱等技術(shù)比較,電磁加熱的能量轉(zhuǎn)化率較高,解決了高溫加熱、超大功率加熱困難鈍刀等技術(shù)難題。

        1 電磁感應(yīng)及其本質(zhì)

        電磁感應(yīng)現(xiàn)象,就是在變化磁場(chǎng)當(dāng)中用導(dǎo)體切割磁感線進(jìn)而產(chǎn)生磁通量的變化,使得導(dǎo)體兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)導(dǎo)體為一個(gè)閉合回路時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)會(huì)令導(dǎo)體中的電子產(chǎn)生定向移動(dòng),形成感應(yīng)電流,這就是電磁學(xué)領(lǐng)域中最偉大的成就之一一一電磁感應(yīng)現(xiàn)象。

        2 電磁感應(yīng)加熱的原理

        以法拉第電磁感應(yīng)定律為核心應(yīng)用的電磁感應(yīng)加熱技術(shù),其原理是利用高頻的交變電流在通過線圈磁場(chǎng)時(shí),會(huì)使得金屬工件產(chǎn)生渦流,一般為多層的環(huán)狀金屬工件。這些金屬工件即為需要加熱或在其中,金屬作為電的良導(dǎo)體電阻值很低,所以其產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)較低可以產(chǎn)生很強(qiáng)大的渦流,每一層環(huán)狀通路都可以發(fā)熱,層層疊加使得金屬工件能在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生巨大的焦耳熱,之后金屬工件整體就會(huì)有很大的溫度提升,完成一個(gè)自發(fā)熱過程,這也正是其加熱效率高的原因。電磁感應(yīng)加熱利用的就是電流的做功過程,將電能轉(zhuǎn)化為被加熱體本身的內(nèi)能,使被加熱件的溫度升高,從而達(dá)到加熱的目的。渦流的形成示意如圖l所示。

        3 電磁感應(yīng)器加熱技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

        3.1 電磁加熱工藝在熱處理中的應(yīng)用

        電磁加熱必需的是變化的磁場(chǎng),加熱系統(tǒng)需要通過整流電路與電壓轉(zhuǎn)換電路,將常用的交流電整流成直連電流,再經(jīng)過AC/DC轉(zhuǎn)換電路,轉(zhuǎn)換為10k~1OOkHz的電流輸送到感應(yīng)器中,就可以產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)。電磁加熱過程中的鐵磁性材料放置在電磁場(chǎng)中,其內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電渦流并發(fā)熱,從而達(dá)到塑料顆粒加熱的目的。由于產(chǎn)熱效率很高,過量的熱量會(huì)在器件中淤積,自身產(chǎn)熱也是較大部分,需要及時(shí)散開,否則將會(huì)出現(xiàn)燒壞器件系統(tǒng)的現(xiàn)象,圖2的空心繞制結(jié)構(gòu)可以有效解決過熱問題,可在外部添加冷卻循環(huán)系統(tǒng),對(duì)感應(yīng)器進(jìn)行實(shí)時(shí)冷卻。

        3.2 電磁加熱工藝在石化能源中的應(yīng)用

        作為21世紀(jì)十分重要的燃料資源,頁(yè)巖油以及其上方的可燃?xì)怏w的需求量在全球范圍大幅度提高,需要人們對(duì)其大量開采。而電磁加熱正是因?yàn)槠渚邆浼訜峥欤郎責(zé)o明顯梯度且受熱十分均勻等優(yōu)勢(shì),使得在油頁(yè)巖開采過程中十分依賴該技術(shù)。與常規(guī)加熱開采的方法相比,電磁加熱后所得的油烴類含量更高,雜質(zhì)硫氮元素含量少,產(chǎn)品純度較高。經(jīng)過生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)積累可知,產(chǎn)品通過電磁加熱后,能夠較大程度上提高提純工藝效率,節(jié)省了巨大的人力、物力與時(shí)間。

        4 結(jié)語(yǔ)

        各個(gè)領(lǐng)域的科技發(fā)展互相推動(dòng)與促進(jìn),使得生產(chǎn)技術(shù)飛速進(jìn)步。傳統(tǒng)的加熱方式通常是利用電熱圈來加熱,通過接觸傳導(dǎo),實(shí)現(xiàn)被加熱體的加熱過程。但是這個(gè)過程有大量的熱量是散發(fā)到空氣中的,熱量的利用率較低。電磁感應(yīng)加熱提高了加熱效率降低了熱量損耗,提高了加熱速度,諸多優(yōu)勢(shì)使得其逐步取代傳統(tǒng)加熱方式的地位。在生產(chǎn)領(lǐng)域中,諸多設(shè)備的電源模塊,循環(huán)冷卻裝置以及控制器都要耗能產(chǎn)熱,尤其在較大型的設(shè)備中,資源消耗量是巨大的,通過電磁加熱的方法可以顯著提升生產(chǎn)力;在工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中,電磁加熱可以提高產(chǎn)品純度,進(jìn)而提升產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率;在冶金礦產(chǎn)領(lǐng)域中,電磁加熱可以有效防止金屬產(chǎn)品表面氧化的現(xiàn)象??傊?,電磁加熱技術(shù)能夠較大程度上提升生產(chǎn)效率,為多領(lǐng)域發(fā)展提供便利,在未來,期待電磁加熱在新的領(lǐng)域中發(fā)揮出自身的更大作用。

        參考文獻(xiàn)

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