陶瓷鋅鍋感應(yīng)器加熱原理分析

1、1陶瓷鋅鍋加熱原理分析陶瓷鋅鍋加熱原理分析袁新民，李九嶺，汪曉林袁新民，李九嶺，汪曉林（武漢市吉瑞化工科技有限公司，湖北武漢430074武漢市吉瑞化工科技有限公司，湖北武漢430074）一、前言一、前言目前帶鋼連續(xù)熱鍍鋅作業(yè)線均采用陶瓷鋅鍋，它是熱鍍鋅機(jī)組中的重點(diǎn)設(shè)備，而工頻有芯感應(yīng)器又是鋅鍋提供熱源的心臟。因此，了解陶瓷鋅鍋感應(yīng)器加熱原理，對(duì)陶瓷鋅鍋的維護(hù)及使用有著重要意義。二、陶瓷鋅鍋感應(yīng)器熔溝內(nèi)鋅液的流動(dòng)與加熱二、陶瓷鋅鍋感應(yīng)器熔

2、溝內(nèi)鋅液的流動(dòng)與加熱在熱鍍鋅工具書(shū)中只有簡(jiǎn)要地?cái)⑹觯骸爱?dāng)感應(yīng)加熱體的一次線圈通電時(shí)，熔溝內(nèi)的液態(tài)鋅由于產(chǎn)生感應(yīng)電流而被加熱。同時(shí)，一次電流又產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)，通過(guò)磁場(chǎng)作用，使作為二次電流的鋅液按照一定方向發(fā)生運(yùn)動(dòng)?！?。但均沒(méi)有詳細(xì)闡明鋅液的運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力來(lái)源及其流動(dòng)的方向。通過(guò)我們多年的工作實(shí)踐并且反復(fù)驗(yàn)證，已證明陶瓷鋅鍋感應(yīng)器內(nèi)鋅液是從中間熔溝噴出，而從兩邊熔溝流入。1.感應(yīng)器的噴流形式設(shè)感應(yīng)器熔溝從左到右分別為L(zhǎng)N、MN、RN（L左，M中間

3、，R右，N公共點(diǎn)）。見(jiàn)圖1、圖2。圖1感應(yīng)器側(cè)剖視圖圖1感應(yīng)器側(cè)剖視圖1搗料；2熔溝；3線圈；4外殼；5外殼法蘭孔圖2感應(yīng)器俯視圖圖2感應(yīng)器俯視圖1外殼；2熔溝；3線圈；4鐵芯；5外殼法蘭孔從圖1可以看出：熔溝LN、MN、RN直徑大致相等且都充滿有鋅液，圖2中的熔溝L、M、R33.感應(yīng)器熔溝中鋅液的流動(dòng)現(xiàn)假定熔溝LN、MN、RN中的鋅液都固定不動(dòng)，那么從溫升情況看，其體積必然膨脹：ΔVL↗，ΔVR↗，ΔVM↗↗由于通電膨脹之前三熔溝內(nèi)鋅

4、液的密度相同，即γL＝γR＝γM＝γ因?yàn)闇厣娇欤蛎浰俣染驮娇?，所以鋅液膨脹后其密度也發(fā)生變化，即：γL′↙，γR′↙，γM′↙↙而鋅液膨脹后熔溝中水平段的密度與左右熔溝內(nèi)鋅液的密度相同并且遠(yuǎn)大于中間熔溝的密度，即γ水平＝γL′＝γR′＞＞γM′，而鋅鍋內(nèi)熔溝出口附近的鋅液壓力是處于一致的（等于大氣壓加上鋅液的壓力hγ），由此在中間熔溝與水平熔溝的鋅液之間產(chǎn)生了密度差，因此也就是產(chǎn)生了壓力差：PL＝PR＞＞PM可見(jiàn)在壓力差的作用下，中

5、間熔溝MN的鋅液就被迫擠出，就流到鋅鍋中，擠出方向從N到M，留下的空穴由兩側(cè)熔溝LN、RN的鋅液填補(bǔ)進(jìn)來(lái)，從而導(dǎo)致了兩側(cè)熔溝的密度進(jìn)一步減少，那么鋅鍋內(nèi)密度一致的鋅液在此密度差的作用下，進(jìn)入熔溝LN、RN得到了填充，因此就形成了鋅液經(jīng)加熱后從中間熔溝噴流出，而從兩側(cè)流進(jìn)入的結(jié)果。這樣周而復(fù)始不止息的噴流就是感應(yīng)器熔溝中鋅液的固定流動(dòng)方式。顯然，外加電流越大，噴流速度就越快，加熱能力就越強(qiáng)。制造鍋體時(shí)，雖然中間熔溝的斷面積比兩側(cè)熔溝的斷面

6、積稍大一些，但應(yīng)用實(shí)踐證明，上述推導(dǎo)的結(jié)果依然適用。4.熔溝內(nèi)二次電流的計(jì)算溝槽式鋅鍋感應(yīng)器的工作原理與變壓器相似。在導(dǎo)磁體的鐵芯上安置了多匝的一次繞組即感應(yīng)線圈，二次繞組就是熔溝內(nèi)流動(dòng)的鋅液，給感應(yīng)線圈通以工頻交變電流之后，熔溝中就會(huì)感應(yīng)出低電壓，大電流。n1：n2＝I2：I1同時(shí)n1：n2＝U1：U2。即電流與匝數(shù)成反比，電壓與匝數(shù)成正比。感應(yīng)器就因熔溝通過(guò)很大的電流而作功，其發(fā)熱的功為：W＝I2RT。即所作功為流經(jīng)熔溝的電流的平方

7、乘以熔溝的電阻再乘以時(shí)間。熔溝中的熱又通過(guò)傳導(dǎo)和對(duì)流的方式傳送到鋅鍋中的鋅液。由變壓器原理可知，作為二次線圈的熔溝只能看作一匝線圈，而一次線圈匝數(shù)設(shè)定為n，一般感應(yīng)器一次線圈的匝數(shù)為17~18匝?，F(xiàn)以一次線圈17匝為例，計(jì)算如下：（1）電流I熔溝／I線圈＝n1＝17，所以I熔溝＝17I線圈在正常生產(chǎn)中，感應(yīng)器低保溫電流為IA＝IB≈100A，則I熔溝＝1700A，I中＝3400A（2）電壓U熔溝U線圈＝1n＝117，所以U熔溝＝U線圈1

8、7在正常生產(chǎn)中，感應(yīng)器低保溫電壓最低不能低于80伏。有的廠家規(guī)定為100伏，那就更有保障了。按照80伏計(jì)算結(jié)果如下：U線圈＝80V，所以U熔溝＝8017＝4.7V因此熔溝中電壓極低，即為安全電壓，而電流是沿最短線路流通的，所以沒(méi)有觸電的感覺(jué)。最短線路可以這樣理解：若將鐵棒伸進(jìn)鋅鍋內(nèi)操作甚至插到熔溝內(nèi)，見(jiàn)圖4。圖4將鐵棒插進(jìn)熔溝內(nèi)的示意圖圖4將鐵棒插進(jìn)熔溝內(nèi)的示意圖如圖4所示將鐵棒插進(jìn)鍋內(nèi)，甚至插入熔溝中，由于該熔溝內(nèi)電流很大，A、B、C