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  • 磁性材料与电磁阀铁芯材料在现代能源中的应用
    发布时间:2014-08-04 来源:本站 点击数:185
    磁性材料与电磁阀铁芯材料在现代能源中的应用
    能源是人类社会发展的物展基础,没有能源人类是无法生存的。所谓能源,就是人类取得能量的来源,它分为1次能源——经开采或收集后未经任何改变或转换的能源,如原煤、原油、河流的水等;2次能源——经过加工转换后获得的1次能源,如油料、电力、沼气、核能等;终端能源——1次、2次能源经过输送、储存和分配,供给用户使用的能源,如用于炊事、照明、运输的热能和电能等。
      现在,能源危机是1个世界性的问题。由于目前人类的90%以上工业性能源是来自煤、石油、天然气等天然资源,它们是用之有竭的。所以节约能源、开发新能源就显得十分重要,磁性技术在其中担当着重要的角色,也是确保人类可持续发展的有效措施之一。
    2 磁性技术在节约能源方面的应用
    2.1 节能的永磁材料
    降低现有磁性材料的损耗,研发更低损耗的新材料,便可以在使用磁性材料的各种电机和电器中节约能源。例如,用永磁体代替电流在空间形成1个静磁场(如永磁电机中的定子磁场或转子磁场,扬声器和仪器仪表中的气隙磁场等),这样,不但节省了电能,降低了温度,而且省去1部分电源及控制系统、冷却系统。利用没有励磁线圈的铁芯,不发热的稀土永磁电机来代替常用电动机,可缩小体积,减轻重量,提高效率。如在汽车中用永磁电机替代传统的电机,可使体积和重量减小40%~70%,效率提高50%以上,并可节省铜材和电力。将电气设备中大量使用的电磁开关、电磁阀的电磁铁换成永磁体,可节电90%以上。
      在人类活动中,大量的能源消耗在克服摩擦力的做功上。利用永磁体之间的排斥力和吸引力,做成各种磁悬浮系统,如果再将系统中的空气抽出,则摩擦力几乎按近于零。例如,利用磁悬浮原理制成新型磁轴承,其能源可降低90%以上,转速可达每分钟几十万转。又如,应用磁耦合的齿轮传动机构,可以做到不啮而合,隔而不断,从而大量节约能源。再如,有1种在100大气压高压室内工作的机构,仅用以克服从动轴与高压室壁间所设置的轴封摩擦即要消耗25kW的功率,如应用磁耦合减速器,用1kW电动机便可操纵高压室内的机构工作。同时,磁性轴承和磁性传动器均无需直接接触,不必润滑,没有污染。
      用永磁体在空间建立1个磁场,除了在制作该永磁体时消耗一定能源外,长期使用过程中不再另外消耗能源,显然,利用永磁体能够取得节约资源、节省能源的显著效果。
    2.2 奇特的非晶态磁性合金
      非晶态磁性合金就是磁性玻璃。这种非晶态合金材料是将熔融的金属用每秒近100万℃的超急冷方法直接喷在高速旋转的风轮上,使熔化的液态合金立即凝固成薄带,来不及结晶而形成非晶态。
      非晶态合金具有铁芯损耗小、电阻率高、频率特性好、磁感应强度高、抗腐蚀性强等特点。在漏电保护器、电感滤波器、电力配电变压器和开关电源等方面已获得广泛应用。由于非晶态材料的厚度只有0.03mm,所以铁芯的占空系数较小,约在0.4~0.7之间,其铁芯损耗也仅为硅钢片的1/3,用作变压器铁芯,不但具有优良的高频电磁性能,而且与常规ag足彩相比,体积可缩小30%,总能量损耗减少40%~60%。据资料显示,由于铁芯发热,日本每年要损耗60亿度电,相当于2000亿日元的价值。据估计,我国变压器的总损耗占系统发电量的10%左右,损耗每降低1%,每年可节约上百亿度电,其节能效果十分显著。
    2.3 磁性节能器件
      磁水器在锅炉和热交换系统中的使用,不但提高了热效应,节约了能源,而且还减少了管道和设备的除垢工作。根据美国商业部和国家标准局的资料,锅炉的水垢厚度为0.4mm~9.6mm,平均效率损失为4%~48%,每千升(或每千加仑)燃油浪费40升~480升(或加仑)。按照美国的运行情况,某些锅炉在进行酸洗除垢之前,其积垢厚度有的可达8mm左右,其燃油的浪费相当严重。其它国家和地区,因水质和维护水平不同,严重者会造成更大损失。如果采用磁力除垢器或磁水器均可节约能源并提高维护保养水平。我国某油田用磁水器处理石油,使石油除蜡降粘,热洗周期由12天增加到140天,单井年节电达1.4万度,年节约天然气1.8万m3,年增产原油180吨,多获利2万元。
      将磁化节油减烟器,燃油增能器或磁力强化节能器用于以碳氢化合物(油、气)为燃料的燃烧设备中,其节能效果明显。例如炼钢炉、锅炉、电站、各种发动机等设备均可装设此类节能器,令其燃料在使用之前进行磁化,使油、气分子键断裂雾化,使其充分燃烧,提高燃烧效率,从而省油、省气5%~15%。由于燃烧室温度升高,发动机(引擎)输出增加,可防止积垢,可使CO、NO等有害气体的排放降低25%~65%,同时还可使废气中的含尘量降低25%~40%。在开采或炼制石油的输油管道中,采用此类设置,也可取得有利于油气输送、除蜡降粘的效果。
      用于石油钻井7km深处打捞作业的稀土钴永磁强磁力打捞器,可将掉落井里的钻头、齿轮、轴承、工具、碎片及其它杂物打捞干净,确保钻井速度,并保护油井不致报废。我国研制成功的60kVA永磁副励磁机,选用钐镨钴稀土永磁体装在切面磁路的转子上,电机功率等级是原型机的2.45倍,轴长缩短了1半,稀土永磁的用量仅为铝镍钴副励磁的47%,成本只有电磁副磁机系统总成本的1/3左右。
    2.4 绿色节能磁冰箱
      利用“绝热去磁”(给1种磁性材料施加磁场时发热,去掉磁场时冷却)全新原理工作的磁冰箱,其致冷工作效率为常规气体致冷机的2倍~4倍,能耗低,可节电50%。由于使用固体工质,故而体积小、重量轻,又无压缩机,很少有零件磨损和挤压现象。即使有运动部件,其转速也十分缓慢,故而省电、便于维护、寿命长、无振动噪音,没有氟里昂对环境的污染,可保护臭氧层,因此被称为绿色冰箱。
      近来美国埃姆兹实验室制成1台以钆颗粒为致冷材料的样机,其循环系统较复杂,要求的工作磁场较高(5T),这样高的磁场只有超导磁体才能达到。我国包头稀土研究院与包头钢铁学院共同承担的“稀土磁致冷技术开发”课题,已制成1种采用钕铁硼永磁磁场装置,其强度为1.3T~2.0T,使室温磁致冷技术向实用化方向迈进一大步。
    2.5 其它节能实例
      电子镇流器只需传统式镇流器的70%的电功率便能令萤光灯发出同样的光度。由于使用较小的磁性电感器,不需要启动器,可节能30%,具有快速、重量轻、噪音低的特点,效率高达65%~85%。小损耗的开关电源必须使用的变压器,扼流圈,杂波滤波器、饱和电抗器等4种磁性元件,全部可由磁性材料制造。
      不用水和色浆的磁性染色工艺就是利用磁力和分散染料升华作用的1种连续染色法,可用于染素色和图案印花。它无需使用水、溶剂和印花纸,且能耗大大减小。
      没有火患的安全灶——电磁炉,是1种新型“冷加热”电气灶具。这是通过高频交变磁场与铁锅(或不锈钢锅)相互作用来加热的,其热效率高,节省电力。同样是1.2kW,一般加热器的热效率只有56%,而电磁炉的热效率却达到83%,烧沸同量水的时间可缩短1/3。温度可调,安全卫生,与微波炉相比,还具有价格低、宜炒菜特别是做中餐的特点,目前在我国已经实用化、商品化。
      利用磁场制作的水泥,具有松散,不结块的特点。由于磁场的作用使水泥旋转,只要在水泥中添加1种可与水泥吸附在一起的电磁阀铁芯材料,使之具有韧性和弹性。因无转动部件,磨损极小,耗能少。磁性水泥混凝土的形状和大小不受限制,具有良好的持久性,在水中和海洋工程方面,可用于磁性定位;在危险地区可作成磁性地段,便于检测;在路面上作磁性标记以引导盲人步行,使汽车通行无阻。
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