Назад: ВВЕДЕНИЕ

1. ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

1.1. Способы преобразования электрической энергии в тепловую

Понятие «электротермия» объединяет большую группу технологических процессов в различных отраслях промышленности, основой которых служит нагрев обрабатываемых материалов и изделий с помощью электрической энергии. Применение электрической энергии для нагрева имеет ряд преимуществ: получение строго заданных значений температуры, в том числе и превосходящие уровни, достигаемые при сжигании любых видов топлива; создание сосредоточенных интенсивных тепловых потоков; cтpoгий контроль и точность регулирования длительности выделения энергии; гибкость управления потоком энергии; достижение заданных полей температуры в нагреваемом пространстве; возможность нагрева материала или изделий в газовых средах любого химического состава и в вакууме; выделение тепловой энергии непосредственно в нагреваемом веществе или детали; существенное снижение загрязнений окружающей среды.

Применение электронагрева вместо пламенного в некоторых технологических процессах позволяет получить большую экономию топлива и снизить численность обслуживающего персонала.

В электротермии выделяют следующие способы преобразования электрической энергии в тепловую энергию.

Нагрев сопротивлением происходит за счет выделения теплоты в проводящем материале при протекании по нему электрического тока. Этот вид нагрева основан на законе Джоуля-Ленца и применяется в установках прямого и косвенного действия. В установках прямого действия тепловая энергия выделяется в нагреваемом изделии, включаемом в силовую электрическую цепь. В установках косвенного действия тепловая энергия выделяется в специальных нагревательных элементах и затем по законам теплопередачи поступает в нагреваемый объект (материал или деталь). В обоих случаях нагреваемые объекты могут быть в твердом, жидком или газообразном состоянии.

Индукционный нагрев основан на преобразовании энергии электромагнитного поля в тепловую энергию посредством наведения в нагреваемом объекте вихревых токов и тепловыделения в нем по закону Джоуля-Ленца.

Диэлектрический нагрев помещенных в высокочастотное электрическое поле непроводящих материалов и полупроводников происходит за счет сквозных токов проводимости и токов смещения при поляризации.

Дуговой нагрев, при котором материал, предназначенный для передела, нагревается за счет теплоты, поступающей в него из приэлектродных областей дуги, а также частично теплотой, выделяемой в столбе дуги.

Электронно- и ионно-лучевой нагрев, в результате которого тепловая энергия выделяется при столкновении быстродвижущихся электронов или ионов, ускоренных электрическим полем, с поверхностью нагреваемого объекта.

Плазменный нагрев основан на нагреве газа за счет пропускания его через дуговой разряд или высокочастотное электромагнитное или электрическое поле. Полученная таким путем низкотемпературная плазма используется для нагрева.

Лазерный нагрев производится за счет нагрева поверхности объектов при поглощении ими высококонцентрированных потоков световой энергии, полученных в лазерах - оптических квантовых генераторах.

Далее: 1.2. Теплопередача в электротермических установках