Elektriskās apkures metodes

Pamatmetodes un metodes elektroenerģijas pārvēršanai siltumā, kas klasificētas šādi. Izšķir tiešo un netiešo elektrisko apkuri.

Tiešā elektriskā apkurē elektriskās enerģijas pārvēršana siltumenerģijā notiek elektriskās strāvas pārejas rezultātā tieši caur apsildāmu ķermeni vai vidi (metālu, ūdeni, pienu, augsni utt.). Netiešā elektriskā apkurē elektriskā strāva iet caur īpašu sildīšanas ierīci (sildelementu), no kuras siltums tiek pārnests uz sakarsētu ķermeni vai vidi ar vadīšanas, konvekcijas vai starojuma palīdzību.

Ir vairāki elektroenerģijas pārvēršanas siltumā veidi, kas nosaka elektriskās apkures metodes.

Pretestības sildīšana

Elektriskās strāvas plūsmu caur elektriski vadošām cietām vielām vai šķidrām vidēm pavada siltuma izdalīšanās. Saskaņā ar Džoula-Lenca likumu siltuma daudzums Q = I2Rt, kur Q ir siltuma daudzums, J; I — silatok, A; R ir ķermeņa vai vides pretestība, Ohm; t — plūsmas laiks, s.

Pretestības sildīšanu var veikt ar kontakta un elektrodu metodēm.

Kontaktmetode To izmanto metālu sildīšanai gan pēc tiešās elektriskās sildīšanas principa, piemēram, elektriskās kontaktmetināšanas ierīcēs, gan pēc netiešās elektriskās sildīšanas principa — sildelementos.

Elektrodu metode To izmanto, lai sildītu nemetāliskus vadošus materiālus un vidi: ūdeni, pienu, sulīgu lopbarību, augsni utt. Apsildāmais materiāls vai barotne tiek novietota starp elektrodiem, kuriem tiek pielikts maiņspriegums.

Elektriskā strāva, kas iet caur materiālu starp elektrodiem, to uzsilda. Parasts (nedestilēts) ūdens vada elektrisko strāvu, jo tajā vienmēr ir noteikts daudzums sāļu, bāzu vai skābju, kas sadalās jonos, kas nes elektriskos lādiņus, tas ir, elektrisko strāvu. Piena un citu šķidrumu, augsnes, sulīgās lopbarības u.c. elektrovadītspējas raksturs. ir līdzīgs.

Tiešā elektrodu sildīšana tiek veikta tikai ar maiņstrāvu, jo līdzstrāva izraisa apsildāmā materiāla elektrolīzi un tā pasliktināšanos.

Elektriskā pretestības apkure ir atradusi plašu pielietojumu ražošanā, pateicoties tās vienkāršībai, uzticamībai, elastībai un zemajām apkures ierīču izmaksām.

Elektriskā loka apkure

Elektriskā lokā, kas rodas starp diviem elektrodiem gāzveida vidē, elektriskā enerģija tiek pārvērsta siltumā.

Lai aizdedzinātu loku, īsi pieskaras strāvas avotam pievienotajiem elektrodiem un pēc tam lēnām atdala. Kontakta pretestība elektrodu atdalīšanas brīdī tiek stipri uzkarsēta caur to ejošā strāva.Brīvie elektroni, pastāvīgi kustoties metālā, paātrina to kustību, palielinoties temperatūrai elektrodu saskares punktā.

Paaugstinoties temperatūrai, brīvo elektronu ātrums palielinās tik daudz, ka tie atdalās no elektrodu metāla un lido gaisā. Kustības laikā tie saduras ar gaisa molekulām un sadala tās pozitīvi un negatīvi lādētos jonos. Gaisa telpa starp elektrodiem tiek jonizēta un kļūst elektriski vadoša.

Avota sprieguma ietekmē pozitīvie joni steidzas uz negatīvo polu (katodu), bet negatīvie - uz pozitīvo polu (anodu), tādējādi veidojot ilgstošu izlādi - elektrisko loku, ko pavada siltuma izdalīšanās. Loka temperatūra dažādās tā daļās nav vienāda un ir pie metāla elektrodiem: pie katoda - apmēram 2400 ° C, pie anoda - apmēram 2600 ° C, loka centrā - apmēram 6000 - 7000 ° C .

Atšķiriet tiešo un netiešo elektriskā loka sildīšanu. Galvenais praktiskais pielietojums ir atrodams tiešā loka karsēšanā elektriskās loka metināšanas iekārtās. Netiešās apkures iekārtās loku izmanto kā spēcīgu infrasarkano staru avotu.

Indukcijas apkure

Ja metāla gabalu ievieto mainīgā magnētiskajā laukā, tad tajā tiek inducēts mainīgs e. d. s, kuru ietekmē metālā radīsies virpuļstrāvas. Šo strāvu pāreja uz metālu izraisīs tā uzkaršanu. Šo metāla sildīšanas metodi sauc par indukciju. Dažu indukcijas sildītāju dizains ir balstīts uz virsmas efekta un tuvuma efekta izmantošanu.

Indukcijas sildīšanai tiek izmantotas rūpnieciskās (50 Hz) un augstfrekvences (8-10 kHz, 70-500 kHz) strāvas. Metāla korpusu (detaļu, detaļu) indukcijas karsēšana ir visizplatītākā mašīnbūvē un iekārtu remontā, kā arī metāla detaļu rūdīšanai. Indukcijas metodi var izmantot arī ūdens, augsnes, betona un piena pasterizēšanai.

Dielektriskā apkure

Dielektriskās sildīšanas fiziskā būtība ir šāda. Cietā un šķidrā vidē ar sliktu elektrovadītspēju (dielektriķi), kas novietoti strauji mainīgā elektriskajā laukā, elektriskā enerģija tiek pārvērsta siltumā.

Katrs dielektriķis satur elektriskos lādiņus, ko savieno starpmolekulārie spēki. Šos lādiņus sauc par saistītajiem lādiņiem pretstatā bezmaksas lādiņiem vadīšanas materiālos. Elektriskā lauka iedarbībā saistītie lādiņi tiek orientēti vai pārvietoti lauka virzienā. Saistīto lādiņu nobīdi ārējā elektriskā lauka iedarbībā sauc par polarizāciju.

Mainīgā elektriskajā laukā notiek nepārtraukta lādiņu kustība un līdz ar to arī ar tiem saistīto molekulu starpmolekulārie spēki. Enerģija, ko avots iztērē, lai polarizētu nevadošu materiālu molekulas, tiek atbrīvota siltuma veidā. Dažiem nevadošiem materiāliem ir neliels brīvo lādiņu daudzums, kas elektriskā lauka ietekmē rada nelielu vadīšanas strāvu, kas veicina papildu siltuma izdalīšanos materiālā.

Sildot ar dielektriķi, sildāmo materiālu novieto starp metāla elektrodiem — kondensatora plāksnēm, kam augstfrekvences spriegums (0,5 — 20 MHz un augstāks) no speciāla augstfrekvences ģeneratora. Dielektriskā sildīšanas korpuss sastāv no augstfrekvences lampas ģeneratora, jaudas transformatora un žāvēšanas ierīces ar elektrodiem.

Augstfrekvences dielektriskā apkure ir daudzsološa sildīšanas metode, un to galvenokārt izmanto koksnes, papīra, pārtikas un lopbarības žāvēšanai un termiskai apstrādei (graudu, dārzeņu un augļu žāvēšanai), piena pasterizācijai un sterilizācijai utt.

Elektronu staru apkure (elektroniska)

Kad elektriskajā laukā paātrināta elektronu plūsma (elektronu kūlis) saskaras ar sakarsētu ķermeni, elektriskā enerģija tiek pārvērsta siltumā. Elektroniskajai karsēšanai raksturīga iezīme ir augsts enerģijas koncentrācijas blīvums 5×108 kW/cm2, kas ir vairākus tūkstošus reižu lielāks nekā elektriskā loka apsildē.Elektronisko apkuri rūpniecībā izmanto ļoti mazu detaļu metināšanai un īpaši tīru metālu kausēšanai.

Papildus aplūkotajām elektriskās apkures metodēm ražošanā un ikdienas dzīvē tiek izmantota infrasarkanā apkure (apstarošana).