Articles

Induksjonsoppvarming

12.2 Prinsipper for induksjonsoppvarming av jernholdige og magnetiske materialer

Induksjonsoppvarming utnytter AC magnetfelt for å indusere kraft i et elektrisk ledende medium. Flere fysiske lover er involvert i å forklare dette komplekse fenomenet.Maxwells ligninger definerer hvordan induserte strømmer genereres og distribueres inne i materialet som skal varmes opp på grunn av det elektromagnetiske feltet, Mens Fourier lov kan brukes til å evaluere det termiske feltet. Ohms lov og joule-Lenzs lov er også relevante for induksjonsoppvarming. Spesifikke egenskaper av materialet, som magnetisk permeabilitet og termisk kapasitet, spiller også en viktig rolle.den detaljerte diskusjonen om de generelle prinsippene bak induksjonsoppvarming er allment tilgjengelig i litteraturen som leseren henvises til . Det som følger er en kort oppsummering som forklarer den grunnleggende prosessen som gjør at jernholdige og magnetiske partikler inne i asfaltblandingen kan varmes opp av en ekstern kilde-induktoren-og produsere et vekslende magnetfelt gjennom en spole. Objektet som blir oppvarmet, blir ofte referert til som arbeidsstykket. Det er ingen kontakt mellom arbeidsstykket og induksjonsspolen.Ifølge den fjerde Maxwells ligning, hvis elektrisk strøm strømmer i en leder, genererer den et magnetfelt i det omkringliggende rommet (dvs.en kobbertråd koblet til et batteri). Hvis strømmen varierer med tiden, endres magnetfeltet som genereres av strømmen også med tiden. Den Tredje Maxwells ligning definerer den elektromotoriske kraften som genereres av tidsvariasjonen av den magnetiske fluxen (dvs.frekvensen av induksjonsoppvarming). Hvis et lederobjekt (dvs. et jernholdig materiale) plasseres i det elektromagnetiske feltet, vil Det bli utsatt for induserte strømmer i Henhold Til Ohms lov. Når en spenning påføres lederen (dvs.den elektromotoriske kraften), må en strøm strømme mellom to punkter av lederen. Disse strømmene er vanligvis definert som virvelstrømmer. Mengden strøm som strømmer mellom to punkter avhenger blant annet av lederens resistivitet. Virvelstrømmer genererer strøm i arbeidsstykket og dens spredning skaper oppvarming i Henhold Til Joule effekt og en påfølgende økning i temperatur. Varmen, eller termisk energi, fordeles endelig i henhold til materialets termiske egenskaper (dvs.spesifikk varme og termisk ledningsevne). Flere materialer endre sine egenskaper med temperatur, dermed gjør hele prosessen med oppvarming for å endre i løpet av induksjonstiden. Endringen i resistivitet, for eksempel, innebærer at mer energi er nødvendig for å varme stål en grad når det er varmt i forhold til når det er kaldt. På samme måte reduseres termisk ledningsevne med en økning i temperatur for enkelte materialer.

Endring av frekvensen av induksjonsoppvarming ved kilden påvirker penetrasjonsdybden i arbeidsstykket; lave frekvenser (dvs. 10-50 Hz) garanterer generelt dypere penetrasjon mens høye frekvenser (dvs.50-500 Hz) gir raskere oppvarming av overflaten.

i ferromagnetiske materialer spiller hysteresetap også en rolle under induksjonsoppvarming. Det vekslende elektromagnetiske feltet genererer en svingning av materialets magnetiske dipoler fordi polarretningen kontinuerlig endres ved hver syklus. En mindre mengde varme genereres deretter av friksjonsproduksjonen under dipolens oscillasjon (hysterese).vanligvis viser ferromagnetiske materialer hysteresetap opp til en bestemt temperatur, kjent som Curie-temperaturen; etter dette punktet blir de ikke-magnetiske og hysterese forekommer ikke lenger. De fleste materialene som brukes til induksjonsoppvarming av asfalt har Curie-temperatur over 600°C -700°C; som nærmere forklart i de følgende avsnittene, krever induksjonsoppvarming av asfalt rask temperaturstigning og er i stand til å redusere viskositeten til bitumen som omgir mikrosprekker. Maksimumstemperaturen til systemet i asfaltmaterialer overstiger vanligvis ikke 80°C-90 Hryvnias C. Hysteresetap genererer ekstra varme i ferromagnetiske materialer som brukes til asfaltheling, selv om det anslås at hysterese produserer mellom 6% og 8% av den totale varmen .Asfalt Er et ikke-ledende materiale, og induksjonsoppvarming virker ikke med mindre ledende pulver, fibre eller spesielle aggregater legges til blandingsdesignet. Oppvarming av et stykke» ledende » asfalt gjennom induksjon er også svært forskjellig fra oppvarming av et kontinuerlig, tett og homogent metallstykke. Det ledende materialet som legges til asfalt, er langt fra å bli spredt homogent på grunn av heterogeniteten av asfalt som inneholder hulrom og aggregater av forskjellige størrelser. Mikroskraper kan dannes hvor som helst; hvis det ikke er ledende materiale i nærheten av sprekket, vil dette ikke helbrede på grunn av induksjonsoppvarming.i tillegg genererer induksjonsoppvarming på et fast og kontinuerlig stålstykke varme på overflaten (hudeffekt), som deretter overføres internt på grunn av materialets termiske ledningsevne. Hvis det ikke er kontinuitet mellom de ledende partiklene i asfaltblandingen, utøves termisk ledningsevne mellom svært forskjellige materialer; noen av dem har en svært lav kapasitet til å overføre varme (dvs. bitumen og aggregat) mens noen andre har høy termisk ledningsevne (dvs.de ledende partiklene). Dette øker ytterligere variablene som skal studeres og reduserer effektiviteten av den totale prosessen, og dermed trenger mer kraft ved inngangen.Et av målene for å utvide bruken av denne teknologien på veier er å bruke lav effekt for raskt å generere nok varme til å redusere bitumenviskositeten og fylle microcrack.

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert.