Вы здесь: Статьи
 
Войдите на сайт, чтобы иметь возможность оставлять комментарии
 

Методы электрического нагрева, разберем все эти способы по порядку




 

Электрический нагрев

 

Способы электрического нагрева рассмотрим в этой статье
 

В наибольшей степени значимые методы преобразования электрической энергии в тепловую энергию классифицируют следующим образом. Рассматривают прямой и косвенный электрический нагрев.

При прямом электронагреве преобразование электрической энергии в тепловую энергию происходит в результате прохождения электрического тока непосредственно по нагреваемому телу или среде (металл, вода, молоко, почва и т. п.).

При косвенном (Электронагрев, при котором тепло выделяется в электронагревателе и передается загрузке теплообменом ) электронагреве электрический ток проходит по специальному нагревательному устройству (нагревательному элементу), от которого тепло передается нагреваемому телу или среде посредством теплопроводности, конвекции или излучения.

Существует несколько видов преобразования электрической энергии в тепловую энергию, которые определяют способы электрического нагрева.

 

Нихром продажа в розницу

 

Нагрев сопротивлением

 

Протекание электрического тока по электропроводящим твердым телам или жидким средам сопровождается выделением тепла.

По закону Джоуля — Ленца количество тепла Q=I2Rt, где Q — количество, тепла, Дж; I — сила тока, А; R — сопротивление тела или среды, Ом; t — время протекания тока, с.

Нагрев сопротивлением может быть осуществлен контактным и электродным способами.

Контактный способ применяется для нагрева металлов как по принципу прямого электрического нагрева, например в аппаратах электроконтактной сварки, так и по принципу косвенного электрического нагрева — в нагревательных элементах.

 

Электродный нагрев

 

Электродный способ применяется для нагрева неметаллических проводящих материалов и сред: воды, молока, сочных кормов, почвы и др.

Нагреваемый материал или среда помещается между электродами, к которым подводится переменное напряжение.

Электрический, ток, протекая по материалу между электродами, нагревает его.

Обычная (недистиллированная) вода проводит электрический ток, так как в ней всегда содержится некоторое количество солей, щелочей или кислот, которые диссоциируют на ионы, являющиеся носителями электрических зарядов, то есть электрического тока.

Аналогична природа электропроводности молока и других жидкостей, почвы, сочных кормов и т. п.

Прямой электродный нагрев осуществляется только на переменном токе, так как постоянный ток вызывает электролиз нагреваемого материала и его порчу.

Электронагрев сопротивлением нашел широкое применение в производстве в связи с его простотой, надежностью, универсальностью и невысокой стоимостью нагревательных устройств.
 

Электродуговой нагрев

 

В электрической дуге, возникающей между двумя электродами в газообразной среде, происходит превращение электрической энергии в тепловую.

Для зажигания дуги электроды, присоединенные к источнику питания, на мгновение соприкасают, а затем медленно разводят.

Сопротивление контакта в момент разведения электродов сильно нагревается проходящим по нему током.

Свободные электроны, постоянно движущиеся в металле, с повышением температуры в месте соприкосновения электродов ускоряют свое движение.

С ростом температуры скорость свободных электронов настолько возрастает, что они отрываются от металла электродов и вылетают в воздушное пространство.

При движении они сталкиваются с молекулами воздуха и расщепляют их на положительно и отрицательно заряженные ионы.

Происходит ионизация воздушного пространства между электродами, которое становится электропроводным.

Под действием напряжения источника положительные ионы устремляются к отрицательному полюсу (катоду), а отрицательные ионы — к положительному полюсу (аноду), тем самым образуя длительный разряд — электрическую дугу, сопровождающуюся выделением тепла.

Температура дуги неодинакова в различных ее частях и составляет при металлических электродах: у катода — около 2400 °С, у анода — около 2600 °С, в центре дуги — около 6000 - 7000 °С.


Дуговой нагрев


Различают прямой и косвенный электродуговой нагрев.

Основное практическое применение находит прямой электродуговой нагрев в дуговых электросварочных установках.

В установках косвенного нагрева дуга используется как мощный источник инфракрасных лучей.

 
Индукционный нагрев

 

Если в переменное магнитное поле поместить кусок металла, то в нем будет индуктироваться переменная э. д. с, под действием которой в металле возникнут вихревые токи. Прохождение этих токов в металле вызовет его нагрев.

Такой способ нагрева металла называется индукционным. Устройство некоторых индукционных нагревателей основано на использовании явления поверхностного эффекта и эффекта близости.

Для индукционного нагрева используются токи промышленной (50 Гц) и высокой частоты (8—10 кГц, 70—500 кГц).

Наибольшее распространение получил индукционный нагрев металлических тел (деталей, заготовок) в машиностроении и при ремонте техники, а также для закалки металлических деталей.

Индукционный способ может использоваться также для нагрева воды, почвы, бетона и пастеризации молока.


 Диэлектрический нагрев

 

Физическая сущность диэлектрического нагрева заключается в следующем.

В твердых телах и жидких средах с плохой электрической проводимостью (диэлектриках), помещенных в быстропеременное электрическое поле, электрическая энергия превращается в тепловую.

В любом диэлектрике имеются электрические заряды, связанные межмолекулярными силами.

Эти заряды называются связанными в отличие от свободных зарядов в проводниковых материалах.

Под действием электрического поля связанные заряды ориентируются или смещаются в направлении поля.

Смещение связанных зарядов под действием внешнего электрического поля называется поляризацией.

В переменном электрическом поле происходит непрерывное перемещение зарядов, а следовательно, и связанных с ними межмолекулярными силами молекул.

Энергия, затрачиваемая источником на поляризацию молекул непроводниковых материалов, выделяется в виде тепла.

В некоторых непроводниковых материалах есть небольшое количество свободных зарядов, которые создают под действием электрического поля незначительный по величине ток проводимости, способствующий выделению дополнительного тепла в материале.

При диэлектрическом нагреве материал, подлежащий нагреванию, помещается между металлическими электродами — обкладками конденсатора, к которым подводится напряжение высокой частоты (0,5 - 20 МГц и выше) от специального высокочастотного генератора.

Установка для диэлектрического нагрева состоит из лампового генератора высокой частоты, силового трансформатора и сушильного устройства с электродами.

Высокочастотный диэлектрический нагрев — перспективный способ нагрева и применяется главным образом для сушки и тепловой обработкидревесины, бумаги, продуктов и кормов (сушки зерна, овощей и фруктов), пастеризации и стерилизации молока и т. п.
 

Электронно-лучевой (электронный) нагрев

 

При встрече потока электронов (электронного луча), ускоренных в электрическом поле, с нагреваемым телом электрическая энергия превращается в тепловую.

Особенностью электронного нагрева является высокая плотность концентрации энергии, составляющая 5х108 кВт/см2, что в несколько тысяч раз выше, чем при электродуговом нагреве.

Электронный нагрев применяется в промышленности для сварки очень мелких деталей и выплавки сверхчистых металлов.

Кроме рассмотренных способов электронагрева, в производстве и быту находит применение инфракрасный нагрев (облучение).

 

 

спирали нагрева

 
Голосование:
50%
0
0
244
23 ноября 2023