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感应加热技术的发展现状与应用

时间:2014-01-06 16:53来源:洛阳科诺工业 作者:admin 点击:

自十九世纪末期人们开始在业中利用感应涡流进行加热以来,迄今无论在感应加热技术的研究或是在感应加热的实际应用方面均已取得了显著进展。1890年瑞典人发明了第一台感应熔炼炉一开槽式有心炉,这种炉子由于受电动力的作用波动力太大,容量受到限制,阻抗变化也太大,功率不稳定,所以现在基本上被淘汰。1916年美国人制造了闭槽式有心炉用于有色金属的冶炼,打下了今天有心炉结构的基础。1972年无心炉在美国出现,采用火花式中频电源,后来又出现了中频机组电源以及现在的晶闸管变频电源,中频无心炉的产生是在20世纪30年代。高频电源、倍频电源也由于不同的艺要求而相继实现,感应加热技术最早是应用于表面热处理以后普及到焊接领域和各种透热。现在感应加热技术己广泛应用到国民经济的各个领域。在国外,感应加热技术己日趋成熟,现在致力于开发大功率全固态高频电源和开发高度自动化的热处理成套处理系统,在我国,随着电力系统的供应,感应加热也趋向于高频化、大容量化发展。目前在冶金机械制造、轻工化学实验研究以及尖端技术方面感应加热技术的重要性日益明显。对电热场的研究分析和优化设计是提高感应加热效率关键所在,可以为感应加热装置的设计和改进提供理论依据。

对加热技术的研究与改进,尤其在节约能源及防止工业污染等方面尤其重要。加热技术的发展主要考虑如下凡方面的问题:

(1)节约能量,减少消耗,降低成本。

(2)尽可能提高加热速度和加热效率以提高劳动生产率。

(3)充分保证加热质量。

(4)尽量减少和消除公害,发展无公害加热技术。

(5)加热过程的机械化、自动化和自动控制。

(6)操作、使用、维修方便,安全可靠。

感应加热技术的发展, 主要依托感应加热理论和感应加热设备的发展。感应加热技术是一种先进的加热技术, 目前在这方面的研究主要致力于加热电源的研究, 而对电磁场和温度场的研究却比较少。在对感应器的感应线圈的设计上通常采用经验公式和试验法。

感应加热装置的设计中, 为了提高感应器加热工件表面时的热效率, 除了感应器的制作尽可能采用紫铜管或紫铜板制作还充分利用磁通集中器的驱流作用, 在感应器上镶装磁通集中器能集中磁力线,改变电流分布状况。通常中频设备应用硅钢片磁通集中器, 高频设备用铁氧体导磁材料。目前高频感应器上多用磁电介质作为磁通集中器, 并且国内外已有不少制造商。

磁通集中器已经开始应用在感应加热领域, 但如何计算以使磁通集中器提高感应器效率问题等,尚存在许多待研究的课题。由于受检测手段的限制, 有的资料粗略地把镶装导磁体后感应器提高的热效率估计为3倍至3倍。

对感应加热技术的研究, 实际上就是对涡流场和温度场进行分析研究, 温度场所需要的热源是由电磁感应过程产生的涡流功率所提供的。在感应加热装置中, 引导激磁电流的感应器即起激励电磁波和传递电磁功率的作用的感应线圈, 是实现感应加热的核心部分。因此, 直接影响感应加热装置运行性能的感应器的设计和参数计算是整个装置设计的核心所在, 而感应器的设计和参数的计算以及感应加热的热计算包括加热过程中的温度变化和分布、加热时间、热流量及热效率等都要求在求解了感应加热热流场的基础上才能比较准确地进行。因此, 感应涡流场的分析乃是感应加热整个工程设计计算的重要基础。