電磁加熱的案例
飛機電磁加熱鉚接技術分析研究
摘 要：電磁加熱鉚接技術的出現很好的解決了飛機冷鉚接所存在的不足，對提升飛機鉚接質量有著比較重要的改善作用。本文通過對飛機電磁加熱鉚接技術進行簡單的概述，結合我國電磁加熱鉚接技術在飛機鉚接過程中的實際情況，對具體的技術細節進行闡述，望能夠對我國飛機應用電磁加熱鉚接技術有所指導意義。
中國論文網 http://www.xzbu.com/8/view-6865955.htm
關鍵詞：飛機鉚接；電磁加熱；分析研究
一、飛機電磁加熱鉚接技術概述
鉚接技術作為對飛機進行結構鏈接和修理最為關鍵的方法，主要應用在飛機機壁結構上將蒙皮和部分物件進行鏈接，1970年之前飛機鉚接技術中還主要是采用冷鉚技術為主，冷鉚中主要采用氣動錘鉚、液壓壓鉚兩種方法，分別采用冷氣作為鉚接動力，冷鉚中所采用的鉚槍體積小，重量較輕，所以使用也就比較方便，這種鉚接技術能夠有所發展也是因為這一大優勢。
1970年以后，隨著當代飛機設計使用壽命和可靠性的要求越來越高，大量欽合金、高強度鋼的應用越來越多，由于欽合金鉚釘的硬度高，塑性差，鉚接時鉚釘桿的膨脹量小，不易填滿鉚孔，難以形成墩頭，并且經常產生裂紋，這就不得不采用新的熱鉚接方法和工藝。國外如美國、俄羅斯熱鉚接設備主要采用電阻加熱的原理給鉚釘加熱后鉚接，如美國的隱形飛機機件大量采用熱鉚接方法，熱鉚接后基本看不出鉚釘的痕跡。
到目前為止，磁感應加熱原理的熱鉚接技術在我國還沒有應用到飛機結構的鉚接，也無成型的電磁熱鉚接設備，因此開展電磁熱鉚接技術的研究研制具有自主知識產權的電磁熱鉚接設備具有十分重要的意義。
展開 基于COMSOL軟件模擬食品帶運輸過程中的電磁加熱過程 ￥800
<p>電磁加熱也稱電磁感應加熱，即電磁加熱(外文:Electromagnetic heating縮寫：EH)技術，電磁加熱的原理是通過電子線路板組成部分產生交變磁場、當用含鐵質容器放置上面時，容器表面即切割交變<a href="https://baike.baidu.com/item/%E7%A3%81%E5%8A%9B%E7%BA%BF/1868302" rel="noopener noreferrer" target="_blank">磁力線</a>而在容器底部金屬部分產生交變的電流（即<a href="https://baike.baidu.com/item/%E6%B6%A1%E6%B5%81/620414" rel="noopener noreferrer" target="_blank">渦流</a>），渦流使容器底部的載流子高速無規則運動，載流子與原子互相碰撞、摩擦而產生熱能。從而起到加熱物品的效果。因為是鐵制容器自身發熱，所以熱<a href="https://baike.baidu.com/item/%E8%BD%AC%E5%8C%96%E7%8E%87/2287418" rel="noopener noreferrer" target="_blank">轉化率</a>特別高，最高可達到95%是一種直接加熱的方式。
展開 COMSOL這個模型再不會不應該了昂(電磁加熱模型)
Q235 鋼材含碳量在0.12%~0.20%之間，熔點為1493 ℃，屈服值隨材質厚度的增大而減小，電磁感應線圈采用型號 GN500 規格為 4mm2耐高溫編織云母線。
3、電磁場渦流場控制方程
電磁加熱系統由電磁加熱控制板和加熱線圈兩部分組成，電磁控制加熱板將工頻交流電整流、濾波、逆變成高頻交流電，交流電流過線圈并產生交變磁場，電磁感應加熱中麥克斯韋方程組如下：
?·H = J （1）
?·E = - ?B/?t（2）
?·D = ρ （3）
?·B = 0 （4）
式中：?為漢米爾頓算子；向量H為磁場強度，A/m；向量J為電流密度，Α/m2；向量D為電通密度，C/m2；向量 B 為磁感應強度，T；向量 E 為電場強度，V/m；ρ 為電荷密度，C/m3。
同時，4個向量H、E、D、B由以下方程構成：
B = μrμ0H （5）
D = εrε0E （6）
J = σE （7）
E = ?V - ?A/?t（8）
? 2A?/?r2 +?A?/r·?r +? 2A?/?z2 - A?/r2 = μ0μrσ· ?A?/?t（9）
式中：μr為相對磁導率；μ0為真空磁導率，H/m；εr為介電常數；ε0 為真空介電常數，F/m；σ 為電導率，S/m；向量A為磁矢勢；r為磁感應線圈截面半徑，m。
在經典的感應理論中，推導出的解從式 （8） 線圈產生的磁場開始；也可從磁矢量勢A推導，式 （9）采用擬靜態方法求解。這里采用圓柱坐標系，采用二維軸對稱模型求解方程。
展開 玩具熊制作過程中的電磁感應加熱仿真 ￥500
<p>本案例建立了一電磁感應加熱裝置，基于COMSOL軟件模擬了玩具熊制作過程中的電磁感應加熱過程，幾何模型如圖1所示。仿真結果如圖2所示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/c56395adfdc648d499ba30783ae4df9c.png" alt="Untitled31.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>圖1 幾何模型</strong></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/15e33f57252c4a27bde1c88a8cea9746.png" alt="Untitled32.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>電磁場分布</strong></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/d67d0fbcaa8f41998b375f893ed5367a.png" alt="Untitled33.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>玩具熊的電磁感應加熱制作過程</strong></p><p>感興趣的朋友可以下載模型，歡迎交流合作</p>
展開 
電磁爐加熱過程電磁-熱耦合仿真
電磁爐加熱過程電磁-熱耦合仿真
01
案例背景
電磁爐是日常生活中常見的家用電器，它是利用電磁感應原理對食物進行加熱，電磁爐的托盤是陶瓷材料，交變電流在線圈中的產生磁場，電磁爐鍋底放到托盤上，鍋體底部切割磁力線產生渦流，從而使鍋體本身發熱，用來加熱食物。
本案例采用INTESIM-Multiphysics分析軟件，對電磁爐物體加熱模型進行電磁-熱耦合分析，首先建立渦流場分析，利用軟件的耦合模塊，模擬電磁生熱到熱場的物理量傳遞過程，查看整體的溫度分布，最終得到電磁爐渦流場生熱過程的溫度分布，及被加熱物體的溫升。
02
案例功能特點
案例所屬物理場：多物理場INTESIM-Multiphysics
案例功能：渦流分析、電磁-熱耦合、非匹配網格映射插值
分析類型：諧態分析、穩態分析
03
案例分析
網格模型
電磁爐有限元模型如圖1所示，電磁場網格與溫度場網格是兩套不同的網格，電磁場網格采用高階四面體單元，溫度場網格采用低階四面體單元，有限元模型如圖2所示。
展開 基于comsol的電磁加熱器具分析
基于comsol的電磁加熱器具分析
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Simcenter MAGNET 電磁感應加熱應用——感應爐中的電磁懸浮
一般而言，負載彎月形計算確定熔融負載形狀，其液壓等于線圈磁場的電磁壓力。
第三條曲線顯示二階橢圓體，其底部直徑等于固體負載直徑和熔融負載體積。Simcenter MAGNET 模塊磁場集中分布在熔融負載區，尤其是外徑以內。該區域的磁場強度可用來確定最初的彎月形高度和底部直徑（下圖 曲線 2）。
下圖 曲線 2 與 Simcenter MAGNET 生成的電磁壓力曲線不兼容（見下圖 a）。兩條曲線在兩端重合，中間段各異。改進曲線兼容性的方式有兩種：a) 感應線圈設計，以及 b) 感應線圈位置。
從一開始就采用線圈設計方法：該設計采用圓柱和圓錐線圈匝數組合。它在設計初期即已展示出理想的效果。上圖b 曲線體現出很好的一致性。
線圈位置導致碰撞結果：無法為適應所有變數找到最佳線圈位置。相關方面作出設計更改，將工藝流程中的感應線圈從爐頂加熱改為爐底加熱。設計更改可與時間步同步執行，也可持續進行。
對這種變數進行探索后，結果令人滿意。下圖顯示負載曲線計算示例。
開發方法效率通過估算熔爐負載利用率來確定。負載利用率 (LU) 系數可以應用于此目標。LU 系數是指熔融負載質量與爐料質量之間的比率。如圖 所示，使用可移動感應線圈時，LU 系數高達 90% 以上。
結論
在這個案例中充分運用Simcenter MAGNET對感應爐與冷坩堝計算，有利于設計出熔融金屬與爐內坩堝接觸最少的熔爐。這顯著降低了負載污染。
Simcenter MAGNET在三維電磁場求解問題上求解效率高占用計算資源少。
Simcenter MAGNET求解器自帶了電磁-熱耦合分析，可以支持各種類型的電磁加熱相關問題。
Simcenter MAGNET腳本功能十分強大支持進行各種方式的求解調用。
展開 基于Maxwell和fluent的電磁爐加熱分析 ￥18.8
上次為大家分享了ANSYS中的電磁和熱的耦合方法，獲取相應的溫升和結構變形( 沒看過的同學可以回去看這里http://www.yqgqt.org.cn/content/post/309265).本次使用ANSYS當中的Maxwell和fluent對電磁爐加熱水進行分析。相對于ANSYS的熱分析方法，fluent軟件能更好的模擬物體表面的對流散熱，相對于對流系數的經驗輸入，fluent的自動計算有更好的準確性。
圖1.空間溫度分布
基本原理為線圈在電磁爐中通電，然后在鍋底產生渦流，加熱鍋底，進而熱傳導到鍋中的水，加熱水升溫，其主要的散熱為周圍的空氣。
主要分析本次采用ANSYS中的Maxwell計算高頻在鍋底產生渦流，進而產生熱量，將熱量讀取到fluent中，設置fluent的散熱條件，將鍋中的水加熱到一定的溫度。
由于具體參數未知，該分析的所有輸入參數都是假設數據，所以其結果與真實結果有一定的差距，該方法供大家學習
1.建立耦合場分析環境
在workbench中建立Maxwell 和fluent的耦合場，將模型共享鏈接，將maxwell和fluent的setup鏈接，表示讀取maxwell的熱生成。
圖2 耦合流程建立
2.Maxwell建立渦流場分析
在maxwell當中建立相應的模型，賦予材料，建立region域，設置線圈的電流和輸入端，建立求解，輸入相應的高頻，求解之后提取結果，可以獲取相應的電流密度和功率損耗。
圖3.Maxwell渦流場分析
圖4 功率分布
3.fluent建立溫度場分析
在fluent的DM中讀取maxwell的幾何模型，系統自動將region過濾掉，只讀取了相應的實體模型，在DM中建立熱分析的空氣域，模型最好將空氣的上側建立多一些，這樣更容易表示散熱的效果。
展開 電磁爐加熱溫度低查不到原因？老師傅給你做總結分析，管用！
在電磁爐使用過程中，很多朋友遇到過明明電磁爐功率已經開到最大，但是依舊不溫不火，功率上不來，造成這種現象原因很多，但是把頭緒理清了，卻也不是怎么復雜，下面我就一步步給大家做一個分析和總結。
1首先查在電磁爐上使用的鍋具是否符合要求，平底，鐵質（不帶磁性的不銹鋼也不行），鍋底大小都要符合要求，不符合要求的鍋具，檢鍋電路會反饋給CPU啟動保護。
2，檢查市電是否在正常范圍內，如果市電過低或過高，電磁爐都會啟動保護。
3，檢查主板上面的300V，18V,5V三個電壓是否正常，這三個電壓中有任何一個不正常，電磁爐都不能正常工作，這三個電壓的詳細情況，我在前面的文章中都有詳細介紹。
4，檢查勵磁線圈，和勵磁線圈并聯的諧振電容。本來，勵磁線圈是很少壞的，但是現在很多不良廠家為了節約生產成本，將勵磁線圈改用鋁線制作，這就容易出問題了。
諧振電容失效或容量降低，都會引發此故障（數字萬用表測電容，大家都會嗎）。
5，檢查一下可調電阻是否不良或損壞，就是線路板旁邊的一個小電位器，這個元件壞的情況也是比較多的
6，查一查LM339比較器輸入電壓，如果其輸入電壓比較低，那么久查查和他這個引腳有關聯的元件，找出使電壓變低的元件
基本上，電磁爐加熱溫度過低或者說輸出功率低要查的電路，就是這些，當然，具體還可以細分，這就要具體看什么型號的電磁爐了，我希望教給大家的是漁，而不是魚。
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展開 大連理工大學賓月珍教授團隊《CEJ》：天然橡膠增韌碳納米管巴基紙及其在電磁屏蔽，導熱，焦耳加熱和摩擦納米發電等領域的應用
可穿戴電子設備的快速發展在改善人們生活水平的同時，也產生了電磁輻射。電磁污染不僅會影響設備的正常運行，甚至會威脅到人類的健康。碳納米管巴基紙（Buckypaper, BP）由于優異的導電性被廣泛于電磁屏蔽領域。之前該課題組探討了碳納米管在不同溶劑中的分散性及真空過濾成膜性，并詳細研究了BP的結構及其性能（Compos. Sci. Technol. 2019,181,107699. Mater. Design. 2019,184,108175.）。雖然BP具有優異電磁屏蔽性能（EMI SE），在35 μm厚時EMI SE為31.2 dB，但其斷裂伸長率僅為2%，這限制了其進一步的應用。研究人員通過真空過濾、超聲波浸漬、交聯等方式將高分子材料引入BP來改善其柔韌性。但BP斷裂伸長率增加并不明顯，同時操作過程太復雜，涉及特殊條件，程序和設備。因此簡單高效制備兼具高柔韌性和高電導率的BP仍存在困難。此外除了優異的電磁屏蔽性能，還應考慮在實際應用中對多功能的要求，如兼具導熱、焦耳加熱、摩擦發電、傳感、阻燃等。
展開 東華大學葉長懷/廖耀祖ACS AMI：基于生物可再生原料制備高電導率水性導電油墨用于電磁屏蔽、焦耳加熱和應變傳感
他們將這種導電油墨用來制備功能性導電織物，這種織物表現出優異的電磁屏蔽（圖5）、焦耳加熱（圖6）和應變傳感性能（圖7）。這種簡單、綠色方法制備的高導電墨水有望成為潛在的大規模制造柔性和可穿戴電子器件的重要候選材料。
圖 4. 導電涂層的電磁屏蔽性能表征
圖 5. 導電織物的電磁屏蔽特性
圖 6. 導電織物的焦耳加熱特性
圖 7. 導電織物的應變傳感特性
相關成果以“Biomass-Derived, Highly Conductive Aqueous Inks for Superior Electromagnetic Interference Shielding, Joule Heating, and Strain Sensing”為題，發表在ACS Appl. Mater. Interfaces（doi.org/10.1021/acsami.1c17170）上。東華大學21級碩博連讀生王悅為該論文的第一作者，東華大學廖耀祖研究員和葉長懷研究員為本論文的共同通訊作者。感謝國家自然科學基金 (51903046，52073046，51873036，U20A20257)、上海市科委（20JC1414900，20JC1414901）的聯合基金、上海市優秀學術帶頭人計劃（21XD1420200）、上海市曙光計劃（19SG28）、上海市自然科學基金（19D3859）以及先進纖維與材料國際聯合實驗室等的資助。
展開 
ansys apdl 熱和電磁場分析案例 ￥15
1.三維電磁感應加熱（附帶完整計算命令流及注釋說明）2.鋼球的淬火（附帶完整計算命令流及注釋說明）3.二維靜態磁場分析（附帶完整計算命令流及注釋說明）。
三維電磁感應加熱---感應加熱的激勵源為365000HZ的交流電，線圈電流密度為2.04e8A/m^2，線圈和管子的幾何模型如下圖所示：
鋼球的淬火---淬火是把鋼加熱到臨界溫度以上，保溫一段時間，然后快速冷卻的一種熱處理工藝方法，下圖為鋼球溫度變化曲線：
二維靜態磁場分析---把螺線管制動器作為2D軸對稱模型進行分析，計算銜鐵部分螺線管制動器的運動部分)的受力情況和線圈電感。
展開 電子煙產業鏈梳理
霧化器：霧化器/加熱器成衡量電子煙質量的關鍵部件，科技支撐下形成較高技術壁壘增厚盈利空間，有望利好龍頭企業發展提升行業集中度。目前陶瓷材料成為霧化器加熱部件的主流選擇，陶瓷霧化芯克服了傳統棉芯發熱絲熱量分布不均勻、燒焦味道難以避免等問題，具有口感絲滑無燒焦味、均勻加熱不糊芯、蒸汽量增加尼古丁輸送率提高等諸多優點，技術含量較高構筑壁壘。加熱不燃燒煙草的加熱技術主要分為電阻加熱和電磁加熱兩種，其中電阻加熱是主流產品類型，其供應鏈與電子霧化陶瓷芯基本一致。
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展開 高光無痕注塑工藝的關鍵是什么？
（4）電熱管傳熱的電熱模溫機
采取電阻加熱元件（電熱板，電熱框，電熱圈等）作為熱源，其中電熱管應用較多，它以金屬管為外殼（包括不銹鋼、紫銅管），沿管內中心軸向均布螺旋電熱合金絲（鎳鉻、鐵鉻合金），其空隙填充壓實具有良好絕緣導熱性能的氧化鎂砂，管口兩端用硅膠密封。電熱元件可加熱空氣、固體和各種液體。
目前直接加裝在模具里的電熱器加熱系統成本較高，并需支付模具設計專利費。電熱管加熱速度較快，控制溫度范圍可達350℃，利用該系統后，15s就可將模具溫度加熱到300℃，然后 15 s又能將模具溫度冷卻到20℃。但只適合尺寸較小的產品使用。由于加熱絲直接加熱溫度較高，相對模具壽命會縮短。
（5）高頻電磁感應加熱系統
根據電磁感應原理使工件的溫度升高。由于集膚效應，在工件表面上產生的渦流最強，而在內部很弱，到芯部接近于零。因此這種方法可只對工件表面至集膚深度范圍加熱，因此加熱體積小，升溫速度快，加熱速度在14℃/s以上，如臺灣中原大學研發的系統升溫速度已經達到20℃/s以上。表面加熱完成后，再搭配快速低溫冷卻設備，可達到模具表面快速加熱、冷卻的效果，實現變模溫控制。
（6）紅外線輻射加熱系統研究人員正開發利用紅外線輻射的方式直接對型腔部位進行加熱。紅外線的傳熱形式是輻射傳熱，由電磁波傳遞能量，不需要傳熱介質，具有一定的穿透能力。與其它方式相比，具有節省能源、安全、設備簡單、易推廣等優點。但由于光亮金屬紅外線吸收能力較弱，加熱速度慢。
（7）氣體式回執系統
高溫氣體作為快速變模溫的介質，在充填階段前快速準確確定量地將氣體注入型腔中，可以瞬間將模面溫度提高至200℃左右，且高溫區域可控制在模具表面附近，不會造成模具其它部分因溫度京華劇烈產生尺寸膨脹的配合度問題。該技術無需對現有模具作太大的修改，模具制造成本較低，但密封要求高。
展開 智能廚房系統受關注 凈菜設備、機器人作用凸顯
事實上，廚房機器人采用電磁加熱系統，能夠在0—300℃之間精準控溫，例如，川菜有很多爆炒的菜品，機器人可以恒溫控制炒菜的溫度在200℃以上，確保川菜菜品口感、口味純正。
此外，廚師炒菜時常會有“顛勺”的動作，主要是為了保證食材受熱均勻，避免餐食半生半熟。而廚房機器人帶有智能滾炒技術，即便是大份量的食材也可以確保受熱均勻，僅憑這一點，就能夠大大降低廚師的勞動強度，并且在一定程上也能降低餐食受到污染的風險。
毋庸置疑，餐飲智能廚房在降低企業成本，保障食材加工安全等方面發揮著重要的作用，但是智能廚房設備互連互通在技術上，還需要做到無縫銜接，交互流暢至關重要。
