Назначение установок диэлектрического нагрева.

Особенность установок диэлектрического нагрева: нагрев идет изнутри к поверхности.

Конденсатор, включенный под переменное напряжение, нагревается. Воздушный плоский конденсатор.

Нагрев:

· за счет сквозного тока утечки,

· за счет частичных разрядов,

· дипольная поляризация.

В промышленности нагрев непроводящих материалов в электрическом высокочастотном поле широко распространен:

- процессы предвари­тельного подогрева пресс-материалов перед прессованием;

- сварка термопластических пленок;

- склейка изделий из древесины;

- сушка литейных стержней и форм;

- изготовление изделий из стеклопластиков и пенопластов;

- стерилизация пищевых продуктов при консервирова­нии, дезинфекции и дезинсекции книг, архивных материалов, зерна.

Преимущества:

§ Чистый бесконтактный метод, позволяющий проводить разогрев в вакууме, защитном газе и т.п.

§ Высокая скорость разогрева.

§ Выделение тепла идет во всем объеме заготовки, что важно для диэлектриков, обладающих плохой теплопроводностью.

Недостатки:

§ Сложность оборудования обычно более высока по сравнению с оборудованием для других методов нагрева. Ремонт и настройка требует квалифицированного персонала.

§ Необходима электроэнергия, отсутствующая в полевых условиях.

 

20. Принципиальная схема установки диэлектрического нагрева.   Конструкция установки диэлектрического нагрева зависит от вы­полняемого технологического процесса. Так, установка ВЧД-16/13 используемая для нагрева различных диэлектриков и полупроводни­ковых материалов (сушки, склейки и др.), состоит из трех блоков: - шкафа лампового генератора, - пульта управления, - высокочастотного переключателя, в котором размещается индуктивность нагрузочного контура. Блок высокочастотного переключателя позволяет поочередную работу с двумя технологическими устройствами. Такими устройствами могут быть камеры или конвейеры для сушки или нагрева различных материалов в электрическом поле. Нагрев производится между пластинами рабочего конденсатора. Технологическое устройство подключается к ламповому генера­тору коаксиальными шинами из медных труб. Установки для нагрева диэлектриков с ламповыми генераторами от индукционных отличаются тем, что в них нагреваемые материалы размещаются в емкостной ветви колебательного контура; кроме того, для нагрева материалов с малой диэлектрической проницаемостью и тангенсом угла поглощения применяются более высокие частоты. Рабочий конденсатор входит в нагрузочный колебательный контур и может быть представлен в виде емкости и активного сопротивления, которые определяются электрическими свойствами нагреваемого мате­риала и геометрическими размерами загрузки. Так как в процессе нагрева активное сопротивление потерь и реактивное сопротивление рабочего конденсатора изменяются, то изменяется эквивалентное сопротивление контура, а следовательно, и режим работы генератора, вследствие чего изменяется частота генератора и передаваемая в на­грузку мощность.   21. Особенности электроснабжения установок диэлектрического нагрева. По сравнению с индукционным нагревом, применяемом для разогрева электропроводящих материалов переменным током частотой не более 30 МГц, диэлектрический нагрев проводится на более высоких частотах. В качестве генераторов применяются либо электронные генераторы на лампах (до 300 МГц), либо магнетроны (выше 300 МГц). На полупроводниках установки диэлектрического нагрева не строятся, так как мощные транзисторы, работающие на высоких частотах, пока не разработаны. В качестве обкладок конденсатора иногда применяют толстую фольгу, которую расстилают над и под заготовками.   Диэлектрический нагрев - метод нагрева диэлектрических материалов переменным во времени электрическим полем. Если поле изменяется со сверхвысокой (СВЧ) частотой (в диапазоне 0,4 - 10 ГГц), то это СВЧ нагрев, если с частотой в диапазоне 10 - 100 кГц, то - ТВЧ нагрев (нагрев токами высокой частоты). ТВЧ нагрев диэлектриков проводят в конденсаторах, а СВЧ нагрев - в волноводах и объемных резонаторах. Т.к. глубина проникновения электромагнитного поля в диэлектрическую среду определяется частотой (чем выше частота, тем меньше глубина проникновения и наоборот), то на ТВЧ как правило глубина прогрева меньше, чем на СВЧ. Отличительной особенностью диэлектрического нагрева от нагрева кондуктивного (от греющей стенки) или конвективного (горячим потоком теплоносителя, воздухом например) является объемное тепловыделение в нагреваемой диэлектрической среде. Диэлектрический нагрев - объемный нагрев,однако не обязательно однородный. Если толщина прогреваемого слоя больше глубины проникновения, что характерно для ТВЧ нагрева, то тепловыделение более однородно. При глубине проникновения меньшей, чем толщина прогреваемого слоя (что обычно характерно для СВЧ энергоподвода), то объемный нагрев не является однородным. Прогревается только слой, в который проникает электромагнитное поле. Более глубокие слои остаются непрогретыми.

Принцип действия ЭЛУ.

Самые дорогостоящие установки из всех.

Используются: вольфрам, титан, ниобий, цирконий (при температуре более 400˚С окисляются).

Рабочий орган ЭЛУ – электронно-лучевая пушка.

Для плавки металлов, для напыления тонких пленок методом испарения в вакууме.

Электронно-лучевые установки рабо­тают на принципе преобразования в тепло энергии пучка ускоренных в электричес­ком поле электронов при взаимо­действии пучка с поверхностью нагревае­мого материала.

Создание и уско­рение пучков электронов эффективно толь­ко в условиях высокого вакуума, поэтому ЭЛУ оснащают высокопроизводительными вакуумными агрегатами и тщательно гер­метизируют.

 

23. Назначение ЭЛУ. Электронно-лучевые плавильные печи и установки (ЭЛУ) применяют для: oплавки тугоплавких и химически активных металлов, oсварки электронным лучом тугоплавких металлов, oвыращивания монокрис­таллов, oметаллизации и напыления, oспекания, oзонной очистки и термо­обработки тугоплавких металлов, oразмерной обработки твердых и тугоплавких металлов и др.     24. Конструкции ЭЛУ.   Аксиального типа: 1 – вакуумная камера, 2 – катод (нагреваемый и имитирующий электроны), 3 – кольцевой анод, 4 – поток электронов, 5 – фокусирующие электромагниты, 6 – управляющие электромагниты, 7 – переплавляемый металл, 8 – кристаллизатор, 9 – жидкометаллическая ванна на поверхности слитка 10.     Поток электронов, созданный катодом, бомбардирует слиток 10, этим обеспечивая расплавление заготовки, металл которой стекает в кристаллизатор 8, и поддержание металла на поверхности слитка в жидком состоянии. Электронный луч позволяет создать концентрацию мощности на поверхности жидкого металла ванны до 1 МВт.