3. Уравнение теплового баланса Тепловой баланс выражается уравнением (закон сохранения энергии)

 Q_ПР =  Q_РАС (Дж, Вт с)

Q_ПР - суммарное поступление тепловой энергии

Q_РАС - суммарный расход тепловой энергии

Q_ЭН + Q_Б + Q_ЭО = Q_ПОЛ + Q_ВСП + Q_ПОТ

Q_ЭН , Q_Б , Q_ЭО - тепловая энергия электродвигателей, биологических объектов, от электрооборудования,

Q_ПОЛ – энергия расходуемая полезно,

Q_ВСП – энергия затрачиваемая на нагрев вспомогательных устройств.

Q_ПОТ – энергия тепловых потерь

4. Электрическая схема-аналог процесса электронагрева.

Уравнение энергии нагрева

Рd = C_Т d + k_Т F  d

Уравнение мощности нагрева

Р = C_Т (d/ d) + k_Т F 

Приняв во внимание, что превышение температуры

 = t_М - t_ОКР = t - t_О = t₁ - t₂ = t =dt

и обозначив количество теплоты k_Т F, отдаваемой материалом в окружающую среду через термическое сопротивление R_Т

1/ k_Т F = R_Т

перепишем уравнение мощности нагрева

Р = C_Т (dt/ d) + (t - t_О ) / R_Т = Ф_ПОЛ + Ф_ПОТ

Ф_ПОЛ , Ф_ПОТ – тепловой поток полезно использованный и рассеянный (потерянный) в окружающую среду.

Рис. 7. Схема-аналог процесса электронагрева

i = C_Э ( dU/ d ) + (U – U₀) / R_Э

Физический смысл этого уравнения в том, что энергия от источника напряжения U запасается в конденсаторе (аналог полезно используемого теплового потока Ф_ПОЛ ) и поглощается в резисторе (аналог теряемого теплового потока Ф_ПОТ).

Тепловые потоки и температурные поля целесообразно исследовать не на реальных электротермических объектах, а на электрических схемах-аналогах.

При этом теплоте будет соответствовать количество электричества, тепловому потоку (Ф_ПОЛ + Ф_ПОТ) –электрический ток(i₁+i₂), теплоемкости(C_T)-электроемкость(C_Э), разности температур(t - t_О)-разность потенциалов(U – U₀), термическому сопротивлению(R_Т)-электрическое сопротивление(R_Э).

Построение схемы-аналога начинается с выбора электрической емкости конденсатора масштабирующего реальный процесс нагрева, затем по нему масштабируется величина электрического сопротивления-адекватная теплоотдачи в окружающую среду, после этого задаются значения напряжений постоянного тока, масштабированные значениями температуры.

Схема-аналог позволяет провести необходимые экспериментальные исследования и осуществить более рациональное проектирование электротермического оборудования.

5. Способы и схемы электронагрева.

Сопротивлением, индукционный, Ф_ПОЛ + Ф_ПОТ дуговой, диэлектрический, термоэлетрический, электронный, световой.

Для сельского хозяйства нагрев 200…300С.

Литература

1. Е.Н. Живописцев, О.А. Косицын. Электротехнология и электрическое освещение. Москва ВО «Агропромиздат», 1990, с. 3-26.

2. Баранов Электроосвещение и илектротехнологии.

3. Кудрявцев