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195 电磁感应加热 （1）原理与特性 ●语音讲解-原理与特性  相关概念//电磁感应加热-电磁加热-感应加热-高频加热-变频加热-涡流加热-表面加热-高频焊接（机）-高频钎焊（机）等。 原理//交变磁场穿过或切割被加热物体（被加热物体通常为导磁导电材料，如铁、钴、镍等）-被加热物体表面产生感应电流（集肤效应）-载流子（通常为电子）高速运动，与分子/原子等产生碰撞、摩擦而产生热效应-被加热物体温度升高。 特性// 穿透深度// 高频：10000Hz（甚至200000Hz以上），穿透加热深度通常为0.5～2.5mm，产热快速、剧烈、聚集性好。 中频：1000～10000Hz，产热较分散和缓慢，穿透加热深度2～10mm。 工频：50Hz，穿透加热深度10～20mm。 加热深度经验公式： h=20/f 0.5 （20℃） h=500/f 0.5 （800℃） 式中，f为频率，Hz；h为加热深度，mm。 加热速度-加热功率密度大，几秒内可使表面温度升到800℃以上。 加热区域-感应线圈与工件不接触，可适应不同工作形状，可仅对工件特定局部加热。 （2）过程及元件 ●语音讲解-过程及元件 过程// 技术要素-电源功率及频率（220V50Hz交流-直流（整流、滤波、储能、缓冲无功功率）-IGBT或可控硅-高频高压感应电源）-感应线圈形状-被加热工件（或物料）电磁特性和热工特性。 感应电动势： e=-dφ/dt 式中，e为瞬时感应电动势，V；φ为工件上感应电流回路所包围面积的总磁通，Wb（大小与感应线圈中电流、工件材料磁导率、工件与感应线圈之间的间隙等均有关）；dφ/dt为磁通变化率。 工件中的涡流强度为： I=e/Z Z=(R2+Z2)0.5 式中，I为涡流电流强度，A；Z为自感电抗（通常很小），欧姆；R为工件电阻，欧姆：X为阻抗，欧姆。 产生的热能为： Q=0.24I2Rt 式中，Q为热能，J；t为加热时间，s。 元件// 电源-为线圈提供适宜频率、电压和功率的交变电流。 感应线圈-流过线圈的交变电流产生一个通过或切割工件的交变磁场；线圈可用紫铜管制作，内通冷却水。 工件-通过或切割工件的交变磁场使工件表面产生涡流，进而产生热能。 （3）设计与应用 ●语音讲解-设计与应用 设计基本步骤// 被加热件需要的加热温度、升温速率、尺寸形状、空间位置等-感应线圈-感应电源。 典型应用// 金属热加工//将金属材料加热至一定温度后进行后续加工（对钢铁等铁磁材料，感应加热除涡流效应外，还因其在磁性转变点（768℃）以下时属硬磁材料，有很大的剩磁，在交变磁场作用下，磁分子因磁场方向迅速改变而发生摩擦生热，即磁滞热效应，对加热过程也有一定辅助作用，但这部分热能远小于涡流加热部分）。 金属热处理//表面淬火-快速加热-奥氏体状态-快速冷却-马氏体组织（表层可得到极细的隐晶马氏体，硬度、脆性、疲劳强度等综合性能较好，且 有不易氧化脱碳，淬硬层深等特点）。 金属焊接：高频焊接、感应加热钎焊等。 材料熔化：感应加热炉，塑料注塑、吹膜、拉丝、挤出、造粒机等。 物料干燥：木材干燥等。 食品加工：电磁灶，电磁炉，电磁加热电饭锅，电磁热水/开水器等。
●电磁感应加热研讨 相关资料调研，问题及补充。 电磁感应加热方式可否直接使非金属物料加热升温？ 如何根据被加热工件形状和加热位置设计电磁场和感应线圈？ 电磁感应电源输出交变电流的频率、波形如何设计？通过哪些硬件实现？如何对电源本身进行热设计和热管理？ 电磁感应加热装置主要的性能指标有哪些？ 电磁感应加热过程如何进行操作和调控？ 电磁感应加热装置通常需做哪些维护？ 调研电磁感应加热的典型应用和产品。 调研典型电磁感应加热装置、部件/元件的设计与制作方法。 分析电磁感应加热在技术、材料、产品、应用等方面的发展方向。 电磁感应加热可否用来焊接金属管路，与气焊相比有哪些优点和不足？ 电磁感应加热可否用来直接加热干燥木材、果蔬等物料？ |
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