电磁加热工艺原理说明

  电磁加热工艺与案例说明

  电磁加热与焦耳加热效应基本相似,但有一个重要区别:加热材料的电流是由电磁感应产生的,这是一种非接触式加热过程。

  通过向感应线圈施加高频

  交流电,可以产生随时间变化的磁场。加热的材料(称为工件)放置在磁场内,但不与线圈接触。在交变电磁场的感应下,工件会产生涡流,造成电阻损失,从而达到加热材料的目的。注意不是所有的材料都可以电磁加热,这种方法只适用于导电率高的材料(如铜、金、铝等)。

  此外,高频电流会引起集肤效应,迫使交流电以薄层形式流向工件表面,增加导体的电阻,最终提高加热效果。这种加热方式可以让我们以非常低的能耗换来加热能量输出,可以说是非常不错的一种环保加热方式,现在很多国家和地区都在使用,是主流的加热方式。

  与其他材料相比,黑色金属更容易实现电磁加热。原因是此类金属的高磁导率增强了感应涡流和趋肤效应。不仅如此,还有另一种加热机制在起作用。该材料的铁晶体在交变磁场的作用下反复磁化和退磁,导致磁畴快速来回翻转,导致磁滞损耗,进而产生更多热量。

  电磁加热在设计中的应用

  可以看出,在电磁加热过程中,工件与感应线圈之间没有发生物理接触。因此,该方法可用于对清洁度要求高的工艺,例如半导体制造。

  不仅如此,这种加热方法非常有效,因为热量是在工件内部产生的,而不是在其他地方产生然后施加到工件上。换句话说,通过电磁加热,我们可以避免用于电气连接的表面的热量损失,从而提高整体加热效率。

  电磁加热过程涉及两种不同类型的物理现象:电磁和热传递。由于某些材料特性与温度有关,这意味着它们在加热时会发生变化。在这种情况下,您可以考虑对这两种物理现象进行耦合分析。

  电磁炉是利用电磁加热的创新设计。在这种设计中,线圈放置在灶台下方,其电磁场作用在金属锅上。由于这种方法只加热高导电材料,金属锅会发热;但是,如果您将手放在炉灶上,则不会感到热。

  在半导体行业,人们也利用这种工艺来加热硅材料。其他应用包括密封、热处理、焊接等。


电磁加热

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