전기히터의 가열방식

전기 히터는 국제적으로 널리 사용되는 전기 난방 장비입니다.흐르는 액체 및 기체 매체의 가열, 보온 및 가열에 사용됩니다.열매체가 압력 작용하에 전기 히터의 가열실을 통과할 때 유체 열역학의 원리를 사용하여 전기 가열 요소에서 발생하는 막대한 열을 균일하게 빼앗아 열매체의 온도를 충족할 수 있습니다. 사용자의 기술적 요구 사항.

저항 가열

전류의 줄(Joule) 효과를 사용하여 전기 에너지를 열 에너지로 변환하여 물체를 가열합니다.일반적으로 직접 저항 가열과 간접 저항 가열로 구분됩니다.전자의 전원 전압은 피가열물에 직접 인가되어 전류가 흐르면 피가열물(전기 가열 인두 등)이 가열됩니다.직접 저항 가열이 가능한 물체는 저항률이 높은 도체여야 합니다.피가열물 자체에서 열이 발생하므로 내부 가열에 속하며 열효율이 매우 높습니다.간접 저항 가열은 발열체를 만들기 위해 특수 합금 재료 또는 비금속 재료가 필요하며, 발열체는 열 에너지를 발생시키고 복사, 대류 및 전도를 통해 피가열물에 전달합니다.피가열물과 발열체가 두 부분으로 나누어져 있기 때문에 일반적으로 피가열물의 종류에 제한이 없고 조작이 간단하다.
간접 저항 가열의 발열체에 사용되는 재료는 일반적으로 높은 저항률, 작은 온도 저항 계수, 고온에서의 작은 변형 및 취성이 쉽지 않은 것을 요구합니다.일반적으로 철-알루미늄 합금, 니켈-크롬 합금과 같은 금속 재료와 탄화규소, 이규화 몰리브덴과 같은 비금속 재료가 사용됩니다.금속 발열체의 작동 온도는 재료의 종류에 따라 1000~1500℃에 도달할 수 있습니다.비금속 발열체의 작동 온도는 1500~1700℃에 도달할 수 있습니다.후자는 설치가 쉽고 뜨거운 용광로로 교체할 수 있지만 작업 시 전압 조정기가 필요하고 수명이 합금 발열체보다 짧습니다.일반적으로 고온 용광로, 온도가 금속 발열체의 허용 작동 온도를 초과하는 장소 및 일부 특별한 경우에 사용됩니다.

유도 가열

도체 자체는 교류 전자기장에서 도체에 의해 생성된 유도 전류(와전류)에 의해 형성된 열 효과에 의해 가열됩니다.다양한 가열 공정 요구 사항에 따라 유도 가열에 사용되는 AC 전원 공급 장치의 주파수에는 전원 주파수(50-60Hz), 중간 주파수(60-10000Hz) 및 고주파수(10000Hz 이상)가 포함됩니다.상용주파 전원장치는 산업계에서 일반적으로 사용되는 교류전원으로서 전세계 대부분의 전력주파수는 50Hz이다.유도 가열용 상용 주파수 전원에 의해 유도 장치에 적용되는 전압은 조정 가능해야 합니다.난방 장비의 전력과 전원 공급망의 용량에 따라 고전압 전원 공급 장치(6-10kV)를 사용하여 변압기를 통해 전원을 공급할 수 있습니다.난방 장비는 380V 저전압 전력망에 직접 연결할 수도 있습니다.
중간 주파수 전원 공급 장치는 오랫동안 중간 주파수 발생기 세트를 사용했습니다.중간 주파수 발생기와 구동 비동기 모터로 구성됩니다.이러한 장치의 출력 전력은 일반적으로 50~1000kW 범위입니다.전력전자기술의 발달로 사이리스터 인버터 중간주파 전원공급장치가 사용되어 왔다.이 중간 주파수 전원 공급 장치는 사이리스터를 사용하여 먼저 전력 주파수 교류를 직류로 변환한 다음 직류를 필요한 주파수의 교류로 변환합니다.이 주파수 변환 장비의 소형, 경량, 무소음, 안정적인 작동 등으로 인해 점차적으로 중간 주파수 발생기 세트를 교체해 왔습니다.
고주파전원장치는 보통 변압기를 사용하여 3상 380볼트 전압을 약 20,000볼트 정도의 고전압으로 승압한 후, 사이리스터나 고전압 실리콘 정류기를 사용하여 상용주파 교류를 직류로 정류하는데, 그런 다음 전자 발진기 튜브를 사용하여 전력 주파수를 정류합니다.직류는 고주파, 고전압 교류로 변환됩니다.고주파 전원 공급 장치의 출력 전력은 수십 킬로와트에서 수백 킬로와트에 이릅니다.
유도에 의해 가열되는 물체는 전도체여야 합니다.고주파 교류가 도체를 통과하면 도체가 표피 효과를 생성합니다. 즉, 도체 표면의 전류 밀도는 크고 도체 중앙의 전류 밀도는 작습니다.
유도 가열은 물체 전체와 표면층을 균일하게 가열할 수 있습니다.금속 냄새를 맡을 수 있습니다.고주파에서는 가열 코일(인덕터라고도 함)의 모양을 변경하고 임의의 국부 가열을 수행할 수도 있습니다.

아크 가열

아크에 의해 생성된 고온을 사용하여 물체를 가열합니다.아크는 두 전극 사이의 가스 방전 현상입니다.아크의 전압은 높지 않지만 전류는 매우 크며, 전극에서 증발되는 수많은 이온에 의해 강한 전류가 유지되므로 주변 자기장의 영향을 받기 쉽습니다.전극 사이에 아크가 형성되면 아크 기둥의 온도는 3000-6000K에 도달할 수 있으며 이는 금속의 고온 제련에 적합합니다.
아크 가열에는 직접 아크 가열과 간접 아크 가열의 두 가지 유형이 있습니다.직접 아크 가열의 아크 전류는 피가열물을 직접 통과하며, 피가열물은 아크의 전극 또는 매체이어야 합니다.간접아크가열의 아크전류는 피가열물을 통과하지 않고 주로 아크에 의해 방사되는 열에 의해 가열됩니다.아크 가열의 특징은 높은 아크 온도와 집중된 에너지입니다.그러나 아크의 노이즈는 크고, 볼트 암페어 특성은 부저항 특성(드롭 특성)입니다.아크가 가열될 때 아크의 안정성을 유지하기 위해 아크전류가 순간적으로 0을 교차할 때의 아크개시전압값보다 회로전압의 순시값을 크게 하고, 단락전류를 제한하기 위해, 특정 값의 저항은 전원 회로에 직렬로 연결되어야 합니다.

전자빔 가열

전기장의 작용에 따라 고속으로 이동하는 전자를 물체의 표면에 충격을 가하여 물체의 표면을 가열합니다.전자빔 가열의 주요 구성요소는 전자총이라고도 알려진 전자빔 발생기입니다.전자총은 주로 음극, 콘덴서, 양극, 전자기 렌즈 및 편향 코일로 구성됩니다.양극은 접지되고 음극은 음의 높은 위치에 연결되며 초점이 맞춰진 빔은 일반적으로 음극과 동일한 전위에 있으며 음극과 양극 사이에 가속 전기장이 형성됩니다.음극에서 방출된 전자는 가속 전기장의 작용으로 매우 빠른 속도로 가속되고 전자기 렌즈에 의해 집중된 다음 편향 코일에 의해 제어되어 전자빔이 특정 방향으로 가열된 물체를 향하게 됩니다. 방향.
전자빔 가열의 장점은 다음과 같습니다: (1) 전자빔의 전류값(즉,)을 ​​제어함으로써 가열 전력을 쉽고 빠르게 변경할 수 있습니다.(2) 전자렌즈를 이용하여 가열부분을 자유롭게 변경하거나 전자빔에 의한 충격부분의 면적을 자유롭게 조절할 수 있다.포격 지점의 물질이 즉시 증발하도록 전력 밀도를 높이십시오.

적외선 가열

적외선을 사용하여 물체를 방사하는 방식으로 물체가 적외선을 흡수한 후 복사 에너지를 열 에너지로 변환하여 가열합니다.
적외선은 전자기파입니다.태양 스펙트럼에서는 가시광선의 적색 끝 바깥쪽에 있는 눈에 보이지 않는 복사 에너지입니다.전자기 스펙트럼에서 적외선의 파장 범위는 0.75~1000 마이크론이고, 주파수 범위는 3×10~4×10Hz입니다.산업 응용 분야에서 적외선 스펙트럼은 종종 여러 대역으로 나누어집니다. 0.75-3.0 미크론은 근적외선 영역입니다.3.0-6.0 미크론은 중간 적외선 영역입니다.6.0-15.0 미크론은 원적외선 영역입니다.15.0~1000미크론은 극적외선 영역입니다.물체마다 적외선을 흡수하는 능력이 다르며, 동일한 물체라도 파장이 다른 적외선을 흡수하는 능력이 다릅니다.따라서 적외선 가열을 적용할 경우 피가열물의 유형에 따라 적합한 적외선 방사원을 선택해야 합니다. 이를 통해 방사 에너지가 피가열물의 흡수 파장 범위에 집중되어 좋은 가열을 얻을 수 있습니다. 효과.
전기 적외선 가열은 실제로 저항 가열의 특별한 형태입니다. 즉, 방사선원은 텅스텐, 철-니켈 또는 니켈-크롬 합금과 같은 재료로 라디에이터로 만들어집니다.통전되면 저항 발열로 인해 방열이 발생합니다.일반적으로 사용되는 전기적외선 발열원은 램프형(반사형), 튜브형(석영관형), 플레이트형(평면형) 등이 있다.램프 유형은 텅스텐 필라멘트를 라디에이터로 사용하는 적외선 전구이며 일반 조명 전구와 마찬가지로 텅스텐 필라멘트가 불활성 가스로 채워진 유리 껍질에 밀봉되어 있습니다.라디에이터에 전원이 공급되면 열이 발생하여(일반 전구보다 온도가 낮음) 약 1.2미크론 파장의 적외선을 다량 방출합니다.유리 껍질 내벽에 반사층을 코팅하면 적외선이 한 방향으로 집중되어 방사될 수 있으므로 램프형 적외선 방사원을 반사형 적외선 방사기라고도 합니다.튜브형 적외선 방사원의 튜브는 석영 유리로 만들어졌으며 중앙에 텅스텐 와이어가 있으므로 석영 튜브형 적외선 방사기라고도 합니다.램프형과 튜브형에서 방출되는 적외선의 파장은 0.7~3 마이크론 범위이며 작동 온도는 상대적으로 낮습니다.판형 적외선 방사원의 방사면은 평평한 저항판으로 구성된 평면이다.저항판의 전면은 반사계수가 큰 재질로 코팅되어 있고, 뒷면은 반사계수가 작은 재질로 코팅되어 대부분의 열에너지가 전면에서 발산됩니다.판형의 작업 온도는 1000 ℃ 이상에 달할 수 있으며 강재의 어닐링 및 대구경 파이프 및 용기의 용접에 사용할 수 있습니다.
적외선은 투과력이 강하기 때문에 물체에 쉽게 흡수되고, 일단 물체에 흡수되면 즉시 열에너지로 변환됩니다.적외선 가열 전후의 에너지 손실이 적고 온도 제어가 쉽고 가열 품질이 높습니다.따라서 적외선 가열의 응용이 급속히 발전했습니다.

중간 가열

절연 재료는 고주파 전기장에 의해 가열됩니다.주요 가열 대상은 유전체입니다.유전체가 교류 전기장에 놓이면 반복적으로 분극화되어(전기장의 작용으로 유전체의 표면이나 내부가 동일하고 반대의 전하를 갖게 됨) 전기장의 전기 에너지를 열 에너지.
유전 가열에 사용되는 전기장의 주파수는 매우 높습니다.중파, 단파, 초단파 대역의 주파수는 수백 kHz에서 300MHz까지이며 이를 고주파 중가열이라고 합니다.300MHz보다 높고 마이크로파 대역에 도달하면 마이크로파 중간 가열이라고 합니다.일반적으로 고주파 유전 가열은 두 극판 사이의 전기장에서 수행됩니다.마이크로파 유전 가열은 도파관, 공진 공동 또는 마이크로파 안테나의 방사장 조사 하에서 수행됩니다.
고주파 전기장에서 유전체를 가열하면 단위 부피당 흡수되는 전력은 P=0.566fEεrtgδ×10(W/cm)입니다.
열량으로 표현하면 다음과 같습니다.
H=1.33fEεrtgδ×10 (cal/sec·cm)
여기서 f는 고주파 전계의 주파수, εr은 유전체의 상대 유전율, δ는 유전 손실 각도, E는 전계 강도입니다.고주파 전계로부터 유전체가 흡수하는 전력은 전계강도 E, 전계의 주파수 f, 유전체의 손실각 δ의 제곱에 비례한다는 공식을 통해 알 수 있다. .E와 f는 적용된 전기장에 의해 결정되는 반면, εr은 유전체 자체의 특성에 따라 달라집니다.따라서 중가열의 대상은 주로 중손실이 큰 물질이다.
유전가열은 유전체(가열물체) 내부에서 열이 발생하기 때문에 다른 외부가열에 비해 가열속도가 빠르고 열효율이 높으며 가열이 균일하다.
매체 가열은 산업계에서 열 젤, 건조 곡물, 종이, 목재 및 기타 섬유질 재료를 가열하는 데 사용될 수 있습니다.플라스틱 성형 전 예열은 물론 목재, 플라스틱 등의 고무 가황 및 접착도 가능합니다. 적절한 전계 주파수와 장치를 선택하면 합판 가열 시 합판 자체에 영향을 주지 않고 접착제만 가열하는 것이 가능합니다. .균질한 재료의 경우 대량 가열이 가능합니다.

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