전류의 주울 효과는 전기 에너지를 열로 변환하여 물체를 가열하는 데 사용됩니다. 일반적으로 직접 저항 가열과 간접 저항 가열로 나뉩니다. 전자의 전원전압은 피가열물에 직접 인가되어 전류가 흐르면 피가열물(전열철 등) 자체가 가열된다. 저항에 의해 직접 가열될 수 있는 물체는 전도체여야 하지만 저항이 높습니다. 열은 피가열물 자체에서 발생하므로 내부 발열에 속하며 열효율이 높다. 간접 저항 가열은 열 에너지를 생성하고 복사, 대류 및 전도를 통해 피가열 대상에 전달하는 발열체를 만들기 위해 특수 합금 재료 또는 비금속 재료로 만들어야 합니다. 피가열체와 발열체는 두 부분으로 나누어져 있기 때문에 일반적으로 피가열체의 종류에 제한이 없고 조작이 용이하다.
간접 저항 가열의 발열체에 사용되는 재료는 일반적으로 큰 저항률, 작은 저항 온도 계수, 고온에서의 작은 변형 및 취화되기 쉽지 않은 것을 요구합니다. 일반적으로 철-알루미늄 합금, 니켈-크롬 합금 및 기타 금속 재료와 탄화 규소, 이규화 몰리브덴 및 기타 비금속 재료가 사용됩니다. 금속 발열체의 최대 작동 온도는 재료의 종류에 따라 1000~1500도에 달할 수 있습니다. 비금속 발열체의 최대 작동 온도는 1500~1700도에 도달할 수 있습니다. 후자는 설치가 용이하고 고온로로 대체가 가능하나 작업시 압력조절장치가 필요하고 합금발열체에 비해 수명이 짧으며 일반적으로 고온로, 온도가 금속 재료 가열 요소 및 일부 특별한 경우에 허용되는 최대 작동 온도를 초과합니다. 전도체 자체의 열 효과는 교류 전자기장에서 전도체에 의해 생성된 유도 전류(와전류)에 의해 가열됩니다. 다양한 가열 공정 요구 사항에 따라 유도 가열에 사용되는 AC 전원 공급 장치의 주파수는 전원 주파수(50~60kHz), 중주파(60~10000Hz) 및 고주파(10000Hz 이상)입니다. 전원 주파수 전원 공급 장치는 일반적으로 산업 AC 전원 공급 장치에 사용되며 세계 대부분의 국가 전원 주파수는 50Hz입니다. 유도 가열용 전원 주파수 전원 공급 장치에 의해 유도 장치에 적용되는 전압은 조정 가능해야 합니다. 가열 장비의 전원과 전원 네트워크의 용량에 따라 전원 공급 장치(6~10kV)를 사용하여 변압기를 통해 전원을 공급할 수 있습니다. 가열 장치는 380볼트 저전압 그리드에 직접 연결할 수도 있습니다.
중파 전원 공급 장치는 오랫동안 중파 발전기 세트를 사용했습니다. 중파 발생기와 구동 비동기 모터로 구성됩니다. 이 장치의 출력 전력은 일반적으로 50~1000킬로와트 범위입니다. 전력 전자 기술의 발달로 사이리스터 인버터 중주파 전원 공급 장치가 사용되었습니다. 이 중간 주파수 전원 공급 장치는 사이리스터를 사용하여 전원 주파수 교류를 직류로 변환한 다음 직류를 필요한 주파수의 교류로 변환합니다. 이 주파수 변환 장비의 소형, 경량, 무소음, 안정적인 작동 등으로 인해 점차 중파 발생기 세트를 대체했습니다.
고주파전원은 보통 변압기를 이용하여 3상 380볼트 전압을 약 20000볼트의 고전압으로 승압한 후 사이리스터 또는 고압 실리콘 정류소자를 이용하여 상용주파수를 정류한다. 교류를 직류로 변환한 다음 전자 발진기를 사용하여 직류를 고주파, 고전압 교류로 변환합니다. 고주파 전원 장치의 출력 전력은 수십 킬로와트에서 수백 킬로와트에 이릅니다.
유도 가열되는 물체는 전도체여야 합니다. 고주파 AC 전류가 도체를 통과할 때 도체는 표면 효과, 즉 도체의 표면 전류 밀도가 크고 도체 중심의 전류 밀도가 작습니다.
유도 가열은 물체를 균일하게 가열하고 전체적으로 표면을 가열할 수 있습니다. 금속을 녹일 수 있습니다. 고주파 대역에서는 가열 코일(인덕터라고도 함)의 모양을 변경하여 임의의 국부 가열에 사용할 수도 있습니다. 전기 아크에 의해 생성된 고온을 사용하여 물체를 가열합니다. 아킹은 두 전극 사이의 가스 방전입니다. 아크의 전압은 높지 않으나 전류는 크며 전극에서 증발된 많은 이온에 의해 강한 전류가 유지되기 때문에 아크는 주변 자기장의 영향을 받기 쉽다. 전극 사이에 아크가 형성되면 아크 컬럼의 온도는 3000~6000K에 도달할 수 있으며 이는 금속의 고온 용융에 적합합니다.
아크 가열에는 직접 아크 가열과 간접 아크 가열의 두 가지 유형이 있습니다. 직접 아크에 의해 가열된 아크 전류는 아크의 전극 또는 매체여야 하는 가열된 물체를 직접 통과합니다. 간접 아크에 의해 가열된 아크 전류는 가열된 물체를 통과하지 않고 주로 아크에 의해 방사되는 열에 의해 가열됩니다. 아크 가열의 특성은 높은 아크 온도, 에너지 집중 및 제강 아크로 풀의 표면 전력이 560~1200kW/평방미터에 도달할 수 있다는 것입니다. 그러나 아크의 노이즈가 크며 전압-암페어 특성이 부저항 특성(하강 특성)입니다. 아크가 가열될 때 아크의 안정성을 유지하기 위해 아크 전류가 0을 교차할 때 회로 전압의 순시값은 시작 전압 값보다 크며, 단락 전류를 제한하기 위해 다음과 같은 저항이 있습니다. 전원 회로에 특정 값을 직렬로 연결해야 합니다. 전기장의 작용 하에서 고속으로 움직이는 전자는 물체의 표면에 충격을 가하고 가열하는 데 사용됩니다. 전자빔 가열의 주요 구성 요소는 전자총이라고도 하는 전자빔 발생기입니다. 전자총은 주로 음극, 빔 폴리 전극, 양극, 전자기 렌즈 및 편향 코일로 구성됩니다. 양극은 접지되고 음극은 음의 높은 위치에 연결되며 포커싱 빔은 일반적으로 음극과 동일한 전위이며 음극과 양극 사이에 가속 전기장이 형성됩니다. 음극에서 방출된 전자는 가속 전기장의 작용에 따라 매우 빠른 속도로 가속되고 전자기 렌즈에 의해 집속된 다음 편향 코일에 의해 제어되어 전자빔이 가열된 대상을 향해 특정 방향으로 발사됩니다. .
전자 빔 가열의 장점은 (1) 전자 빔의 전류 값 Ie를 제어하여 쉽고 빠르게 가열 전력을 변경할 수 있습니다. (2) 전자기 렌즈를 사용하여 가열 부분을 자유롭게 변경하거나 전자 빔 충격 부분의 영역을 자유롭게 조정할 수 있습니다. (3) 포격 지점의 물질이 순식간에 증발하도록 출력 밀도를 높일 수 있습니다. 적외선 복사 물체를 사용하여 물체가 적외선을 흡수하고 복사 에너지를 열 에너지로 변환하여 가열합니다.
적외선은 전자파입니다. 가시광선의 붉은 끝 너머에 있는 태양 스펙트럼에는 눈에 보이지 않는 형태의 복사 에너지가 있습니다. 전자기 스펙트럼에서 적외선의 파장 범위는 {{0}}.75~1{{10}}00 미크론이고 주파수는 범위는 3×1{{20}}~4×10kHz입니다. 산업 분야에서 적외선 스펙트럼은 종종 여러 대역으로 나뉩니다. 근적외선 영역의 경우 0.75~3.0 마이크론 중적외선 영역의 경우 3.0~6.0 미크론; 원적외선 영역의 경우 6.0~15.0 미크론; 15.0~1000 미크론 극원적외선 영역. 동일한 물체가 다른 파장의 적외선을 흡수하는 능력이 다르더라도 물체마다 적외선을 흡수하는 능력이 다릅니다. 따라서 적외선 가열의 적용은 가열 대상의 유형에 따라 적절한 적외선 방사원을 선택하여 복사 에너지가 가열 대상의 흡수 파장 범위에 집중되어 우수한 가열 효과를 얻습니다.
전기 적외선 가열은 실제로 저항 가열의 특별한 형태입니다. 즉, 텅스텐, 철-니켈 또는 니켈-크롬 합금과 같은 재료가 방사원을 만들기 위한 라디에이터로 사용됩니다. 통전되면 저항에 의해 발생하는 열로 인해 열 복사가 발생합니다. 일반적으로 사용되는 전기적외선 발열원은 램프형(반사형), 튜브형(석영관형), 판형(플랫형)이다. 램프 유형은 텅스텐 필라멘트를 라디에이터로 사용하는 적외선 전구이며 텅스텐 필라멘트는 일반 전구와 마찬가지로 불활성 가스로 채워진 유리 껍질에 밀봉되어 있습니다. 라디에이터에 전원이 공급되면 가열(일반 전구보다 온도가 낮음)하여 파장 약 1.2미크론의 많은 양의 적외선을 방출합니다. 유리 껍질의 내벽을 반사층으로 도금하면 적외선이 한 방향으로 집중될 수 있으므로 램프형 적외선 방사원을 반사형 적외선 방출기라고도 합니다. 관형 적외선 방사원의 튜브는 석영 유리로 만들어졌으며 중간에 텅스텐 와이어가 있으므로 석영 관형 적외선 방출기라고도합니다. 램프형과 튜브형에 따라 방출되는 적외선의 파장은 0.7~3 미크론 범위이며 작동 온도가 낮아 빛 속에서 가열, 베이킹, 건조 및 적외선 물리 치료에 일반적으로 사용됩니다. 및 섬유 산업. 평판형 적외선 방사원의 방사면은 평평한 저항판으로 구성되며, 저항판의 앞면은 반사계수가 큰 물질로 코팅되고, 뒷면은 반사율이 큰 물질로 코팅된다. 반사 계수가 작기 때문에 대부분의 열 에너지가 전면으로 방출됩니다. 판형의 작동 온도는 1000도 이상에 달할 수 있으며 강재 및 대구경 파이프 및 용기의 용접 어닐링에 사용할 수 있습니다.
적외선은 침투력이 강하기 때문에 물체에 흡수되기 쉽고 일단 물체에 흡수되면 즉시 열에너지로 변환됩니다. 적외선 가열 전후의 에너지 손실이 적고 온도 조절이 용이하며 가열 품질이 높기 때문에 적외선 가열의 응용이 급속히 발전하고 있습니다. 고주파 전계는 단열재를 단열하는 데 사용됩니다. 주요 발열체는 유전체입니다. 유전체를 교번 전기장에 놓으면 반복적으로 분극(유전체가 전기장의 작용에 따라 표면이나 내부에 반대 극성의 동일한 양의 전하를 갖는 현상)되어 전기 에너지를 다음으로 변환합니다. 전기장을 열 에너지로.
중간 가열에 사용되는 전기장 주파수가 높습니다. 중파장, 단파장, 초단파장 대역에서는 주파수가 수백 킬로헤르츠에서 300MHz로 고주파 중가열이라고 하고, 300MHz보다 높아 마이크로파 대역에 도달하면 마이크로웨이브라고 한다. 중간 난방. 일반적으로 고주파 중간 가열은 두 판 사이의 전기장에서 수행됩니다. 마이크로파 매체 가열은 도파관, 공진기 또는 마이크로파 안테나의 방사장 아래에서 수행됩니다.
고주파 전기장에서 유전체를 가열하면 단위 체적에 소비되는 전력은 P=0.566fEεrtgδ×10(W/cm)
열로 표현하면 다음과 같습니다.
H=1.33fEεrtgδ×10(cal/s·cm)
여기서 f는 고주파 전계의 주파수, εr은 유전체의 비유전율, δ는 유전 손실각, E는 전계 강도이다. 고주파 전계로부터 유전체에 의해 인출된 전력은 전계 강도 E의 제곱, 전계 주파수 f 및 유전체의 손실각 δ에 비례한다는 공식에서 알 수 있습니다. . E와 f는 인가된 전기장에 의해 결정되는 반면, εr은 유전체 자체의 특성에 따라 달라집니다. 따라서 중가열의 대상은 주로 유전손실이 큰 물질이다.
유전체(가열 대상물) 내부에서 열이 발생하므로 가열 속도가 빠르고 열효율이 높으며 다른 외부 가열에 비해 가열이 균일합니다.
매체 가열은 곡물, 종이, 목재 및 기타 섬유질 재료를 건조시키기 위해 써모겔을 가열하기 위해 산업적으로 사용될 수 있습니다. 성형 전에 플라스틱을 예열하는 것도 가능하며, 목재, 플라스틱 등의 고무 가황 및 접착도 가능합니다. 적절한 전기장 주파수와 장치를 선택하면 합판 자체에 영향을 주지 않고 합판을 가열할 때만 접착제를 가열할 수 있습니다. 균질 재료의 경우 통합 가열이 가능합니다.
