中频电磁感应加热空气的效果研究.doc

中频电磁感应加热空气的效果研究 本文档格式为WORD,若不是word文档,则说明不是原文档。 最新最全的 学术论文 期刊文献 年终总结 年终报告 工作总结 个人总结 述职报告 实习报告 单位总结 【摘要】本文利用中频电磁感应加热技术，在电磁感应磁场中依靠加热装置内部感应加热件所产生的感应热对空气加热得到高温空气。在实验中，利用中频电磁感应加热能快速方便的产生高温空气，同时得出了加热体形状、加热功率对空气温度有重要影响：减小加热体与感应线圈之间的距离，可以减小间隙无功功率；增大加热体表面积可以提高出口空气温度。 【关键词】电磁感应；高温空气；升温特性；加热件 1.引言 感应加热技术应广泛应用于金属熔炼、热处理和焊接等过程，己成为冶金、国防、机械加工等部门不可缺少的技术。中频感应加热技术因其具有加热速度快、热效率高、无污染易于实现机械化等优点3、4，因此这项技术已经在许多行业中得到应用56。在常规的电磁感应加热炉中，利用感应热对金属进行热处理，不同金属会呈现出不同的升温特性。本文在加热装置上进行试验研究，以探求这种高温空气发生装置的可行性以及加热功率、加热体表面积、加热体形状等因素对空气加热特性的影响。 2.原理设计计算 （1）电磁感应定理：法拉第电磁感应定律说明：在一个电路围绕的区域内存在交变磁场时，电路两端就会产生感应电动势，当电路闭合时则产生电流。这个定律是感应加热的理论基础。 当感应线圈上通交变的电流i时，线圈内部会产生相同频率的交变磁通，交变磁通又会在金属工件中产生感应电势e。根据麦克斯韦电磁方程式，感应电动势的大小为： 由式（1-5）可以看出，感应电势和发热功率与磁场强弱有关。感应线圈中流过的电流越大，其产生的磁通也就越大，因此提高感应线圈中的感应电流可以使工件中产生的涡流增大，从而增加加热效果，使工件升温更快。 3.实验方案及结果 3.1 实验流程 在实验开始前第一步是打开装置的水冷却系统，对设备内及感应器通水冷却；接着打开空气压缩机，使通气设备储存一定的空气量；第三步则是打开中频感应设备对金属导体进行加热，同时通气进行热交换加热空气；最后用热电偶对出口空气温度进行测量，记录数据。实验装备流程如图3所示。 3.2 实验方案及实验结果 3.2.1 加热体表面积形状对空气温度的影响 实验条件如下：通入恒定空气流量为1m3/h，开始加热金属导体的同时即通入空气；在感应设备输出电流为800A的情况下加热5分钟，然后每隔30秒记录一次出口空气温度；每隔3分钟改变一次输出电流，分别为：800A，900A，1000A，1100A，1200A，1300A，1400A。 方案一：通风管道内感应加热体为两个螺旋形钢丝，空气与之进行热交换后出口空气温度记录如表3.1。 方案二：为了与方案一形成对比，探讨热交换面积的大小对出口空气温度的影响，在与方案一实验条件相同的情况下，只把双螺旋形钢丝变成单螺旋形钢丝，出口空气温度见表3.2。 方案三：为了探讨加热体形状对出口空气温度的影响，在与方案一实验条件相同的情况下，用小钢管作为空气加热的热源，与空气热交换后出口空气温度见表3.3。 3.2.2 加热功率对空气温度影响 在此实验方案中，空气流量为一恒定值1m3/h，通过改变中频感应设备的输出功率来探求加热功率对出口处空气温度的影响。中频感应输出电流分别为800A、1000A、1200A，每加热1min记录一次出口空气温度，总加热时间为30分钟。在此条件下空气温度如表3.4所示。 由表3.4可知：改变中频感应设备的输出功率，随着加热功率的增加，出口处空气温度增加。 4.实验结果分析与讨论 加热体形状表面积对空气温度的影响： （1）小钢管为加热体条件下空气加热效果 从图4.1可以看出，小钢管为加热体时，空气温度经过初期快速升温后，升温幅度略微减小，近似为直线关系。随着加热时间的延长，出口空气温度也随之增加。这是因为通入的冷空气不能及时带走小钢管的热量，小钢管的热含量越来越多，表面温度升高，有利于热量从小钢管传递给空气，因此随着加热时间的延长，出口空气温度升高。 （2）双螺旋钢丝为加热体条件下空气加热效果 由图4.2可知：双螺旋钢丝为加热体，出口空气在经过初期的快速升温后，升温幅度迅速减小，升温曲线近似水平，说明冷空气带走的热量与双螺旋钢丝感应产生的热量近似平衡，加热效果不理想。 （3）螺旋形钢丝与钢管的感应加热效果对比 从图4.1和图4.2对比可知：在相同的条件下，螺旋形钢丝与小钢管相比较，螺旋形钢丝在感应加热过程中感应加热效果不明显，加热效果的效果较差。 （4）单螺旋及双螺旋形钢丝条件下空气温度的对比 由图4.3可知：当用双螺旋形钢丝作为感应加热体与空气进行热交换时，出口空气温度大约是单螺旋形钢丝条件下的两倍。因此，增大加热体表面积可以提高出口空气温度。 参考文献 1Sun W Q，Cai J J，Xie G W. Application research on energy-saving of continuous heating furnaces based on thermal value theoryA.In：Proceedings of first international conference on applied energyC.Hong Kong：2009：614-620. 2蔡九菊，孙文强，谢国威.热价值理论及其在加热炉节能中的应用J.东北大学学报（自然科学版），2009（10）. 3赵长汉，姜土林.感应加热原理与应用M.天津：天津科技翻译出版公司，1993：10-11. 4俞勇祥.感应加热技术的应用与发展J.今日科技，1999（9）：4-5. 5赵清林.邬伟扬.张纯江.感应加热在液体加热中的应用J.燕山大学学报，2002，26（2）：173-175. 6杜锦才，王晓平.电磁感应加热技术在包装工程中的应用J.包装工程，2005（5）：21-23. 7李恩琪.铸造用感应电炉M.北京：机械工业出版社，1997：2-3. 8高福华.电工技术M.北京：机械工业出版社，1991：139. 阅读相关报告总结文档:基于DS2438的智能直流不间断电源 中性点不接地电力系统异地两相短路故障的区域性综合测控保护系统构想 大功率LED灯散热性能研究 自动化仪表测量中光电技术及其应用 差别电价及其对电力市场的影响 有关单片机化电气传动及控制系统的设计探讨 矿井更换提升机电控系统的实施方案 对LED灯具产品检测的思考 对电子控制发动机自动熄火的探析 水底姿态模拟装置伺服控制系统可靠性设计 矿山门禁考勤系统设计与实现 一种基于RTC的电源管理系统设计 简易LED光电特性测试装置设计 采用PIC微控