Основные методы электрического нагрева

Способы нагрева

К главным методикам перехода электроэнергии в теплоэнергию относятся контактный и косвенный нагрев.

В процессе прямого нагрева происходит преобразование электроэнергии в тепловую путем продвижения тока по твердому телу либо через воздушную среду на прогреваемые участки. При косвенном нагреве ток продвигается по заданной установке, при этом производит подачу тепловой энергии необходимой обрабатываемому материалу.

Рассмотрим виды преобразования электроэнергии в тепловую подачу. Данные разделения определяют к какому методу будет относиться электронагрев.  

Нагрев методом сопротивления

Продвижение тока по материалам электропроводников в виде твердых тел или сред жидкой консистенции проходит с тепловым выделением, соответствующим положениям Джоуля. 

Нагревание сопротивлением можно произвести контактным методом или же электродным способами.

Контактная методика обычно нужна для нагрева металлических материалов и может происходит по принципам непосредственного прямого нагрева, а также по правилам косвенного электронагрева. При контактном способе нагрева применяют промышленный тип нагревательных элементов: хомутовые, плоские, спиральные, патронные, гибкие, керамические и прочие виды ТЭНов. Каждый тип нагревателя уникален и используется на отдельном оборудовании. 

Нагревание электродным методом необходимо для прогрева материла или сфер неметаллического типа. Вещества для прогрева размещаются между электродами и подводят переменное напряжение. В процессе прохождения электрического тока по греющему материалу происходит его нагревание.

Проводить прямое электродное нагревание целесообразно лишь при использовании переменного тока, потому как постоянный электроток портит материал по причине возникновения процессов электролиза.

Электрический нагрев сопротивлением широко используется в производственных масштабах так, как является надежным, простым, многоцелевым, и приборы осуществляющие данный нагрев характеризуются невысокой ценой.

Электрическое дуговое нагревание

В электродуге, которая возникает между электродами осуществляется процесс перехода электроэнергии в тепло.

Для того, чтобы зажечь дугу электроды присоединяются к ресурсу подающем электричество. Затем осуществляется соприкосновение электродов на доли секунд, а далее их нужно развести. Сопротивление контакта в период разделения электродов прогревается благодаря потоку электрического тока. Свободные электроны, которые непрерывно двигаются в металле, из-за поднятой температуры в процессе развода электродов начитают увеличивать ритм своего движения.

С динамичным термическим нарастанием свободные электроны ускоряются до такой степени, что начинают отрываться от металлического материала и выделяются в воздух. В процессе передвижения они контактируют с молекулами, находящимися в воздушном пространстве и расщепляют их на положительные и отрицательные ионы. За счет таких действий возникает ионизация окружающего воздуха, находящегося между электродами, и он также стает проводить электричество.

В процессе дугового нагрева положительные ионы тянутся к катоду, а отрицательно заряженные ионы — к аноду. В течение данного действия образуется длительный заряд (носящий название электрическая дуга) который и осуществляет выделение тепловой энергии. Температурные показатели дуги разнятся в ее разных отделах, максимальная температура находится в центральном участке.

Дуговой нагрев может быть прямым и косвенным. Чаще всего прямой электрический дуговой нагрев применяется в сварочных устройствах. Приборы косвенного дугового нагрева зачастую используются для инфракрасной тепловой проводимости.

Индукционный нагрев

При помещении металлической детали в переменное магнитное поле возникнет индуктированная переменная из-за влияния которой в металлическом материале возникают вихревые потоки тока. Движение данных токов вызывает нагрев металла. Данная методика нагрева металлов относится к индукционному типу. Конфигурации некоторых индукционных приборов, выполняющих нагрев основаны на явлениях поверхностного эффекта и эффекта близости.

Индукционное нагревание осуществляется за счет токов частотой от 50 Герц до 500 Килогерц. Самым большим спросом пользуется индуктивный нагрев металлических деталей в машиностроении и в процессе закаливания металлов. Также такую методику можно использовать при нагреве жидкостей, пастеризации молочной продукции и т.п.

Диэлектрический нагрев

Данный тип теплового воздействия целесообразен для материалов характеризующихся низкой проводимостью электрического тока.

Любой диэлектрик имеет электрозаряды, которые между собой связанны межмолекулярными силами. Это так называемые связанные заряды, которые в значительной степени отличаются от проводниковых. Из-за влияния электрической подачи связанные заряды направляются к электрополю. Данный процесс носит название поляризация.

Энергия, которая затрачивается источником на поляризацию молекул становится тепловой. Некоторые материалы, которые являются не проводниковыми имеют небольшое число зарядов свободного типа, создающих под влиянием электрополя незначительный проводниковый ток, способствующий дополнительной тепловой выработке в нагреваемом изделии.

В таком типе нагрева материалы размещают меж электродами, к которым подключается напряжение с высокой частотой. Оборудование производящее диэлектрический нагрев имеет в своем составе: ламповый генератор, силовой трансформатора и сушильную установку с электродами.

Диэлектрическое нагревание относится к популярным и развивающимся методикам нагрева и в основном используется для сушки и прогрева древесины, продуктов питания и кормов и т.п.

Электронное нагревание

При контакте электронного потока с телом, подающимся нагреву электроэнергия переходит в тепло. Главным выделяющимся свойством такого нагрева есть высокая плотность энергетической концентрации, которая в тысячи раз выше по сравнению с дуговым типом нагрева. Электронное нагревание используется в промышленных целях для соединения самых мелких деталей в единое изделие и выплавки сверхчистых металлов.

Помимо всех вышеупомянутых методик электронагрева большой популярностью в производственных масштабах и бытовых нуждах пользуется инфракрасная нагревательная методика.

Данная информация является ознакомительной и изложена для общего ознакомления.

Остались вопросы?

Заполните форму и мы ответим на все вопросы: