2.3. Основы теории и расчетов электротермических установок

2.3.1. Преобразование электрической энергии '

В ТЕПЛОВУЮ

-

В энергопотреблении сельскохозяйственного производства '

тепловая энергия занимает более половины общего баланса. Это '.]

объясняется тем, что все основные технологические процессы в сельском хозяйстве связаны с использованием тепловой энергии. Электронагрев применяют в сельскохозяйственном производ­ стве для получения различных видов тепловой энергии, использу- I емой в технологических целях для нагрева всевозможных материа- I лов, средств и объектов, в том числе биологических. Г С физической точки зрения электрический нагрев происходит 11 в результате поглощения нагреваемым веществом электромагнит­ ной энергии.

Под воздействием электромагнитного поля свободные или свя­ занные заряды вещества совершают различного вида перемеще­ ния. При этом заряды сталкиваются с нейтральными частицами ,1 или зарядами противоположного знака и отдают им часть своего I приобретенного в электромагнитном поле запаса кинетической )\ энергии. В результате тепловое движение частиц вещества усили- ' | вается, что проявляется в повышении температуры вещества. I

Любая электронагревательная установка (ЭНУ) имеет нагрева- тель, непосредственно преобразующий электрическую энергию в тепловую, корпус, теплоизолирующие и другие вспомогательные ]

элементы и устройства, объединенные в единой конструкции для обеспечения определенного технологического процесса. Классификация ЭНУ.

По особенностям нагрева различают ЭНУ прямо­го и косвенного нагрева. ЭНУ прямого нагрева преобразуют элект­рическую энергию в тепловую непосредственно в самом нагревае­мом веществе, ЭНУ косвенного нагрева — вне его, а теплота на­греваемому веществу передается теплопроводностью, конвекцией, излучением или промежуточным циркулирующим веществом. За счет меньших тепловых потерь ЭНУ прямого нагрева имеют боль­шее значение теплового КПД, однако не для всех веществ они мо­гут быть использованы с целью нагрева в отличие от более универ­сальных ЭНУ косвенного нагрева.

141

По характеру нагрева ЭНУ бывают периодического действия и непрерывного. В ЭНУ периодического действия после­довательно чередуются операции загрузки нагреваемого материа­ла, его нагрева и выгрузки. В ЭНУ непрерывного действия нагре­ваемый материал непрерывно проходит через установку и за время движения от входа до выхода нагревается от начальной до конеч­ной температуры. Если нагреваемый материал — жидкость, то установки периодического действия называют непроточными, а ус­тановки непрерывного действия — проточными.

По режиму электропотребления различают ЭНУ, работающие по свободному графику и по принудительному (режим­ному). ЭНУ, работающие по режимному графику, оборудуют уст­ройствами аккумулирования теплоты.

По температуре нагрева ЭНУ подразделяют на низко­температурные (до 600 °С), среднетемпературные (от 600 до 1250 °С) и высокотемпературные (свыше 1250 °С). Среднетемпера­турные и высокотемпературные ЭНУ называют часто электротер­мическими установками (ЭТУ). В сельскохозяйственном производ­стве преимущественно используют низкотемпературные ЭНУ.

По технологическому использованию выделя­ют универсальные и специальные ЭНУ. Универсальные ЭНУ ис­пользуют для различных технологических процессов , чаще всего это установки косвенного нагрева (электроводонагреватели, элек­трокалориферы) .

Специальные ЭНУ предназначены для конкретных технологи­ческих процессов (обогрев парников, пастеризация молока, сушка зерна и т. п.) и имеют соответствующее исполнение.

Очень важна классификация ЭНУ по способу элект­ронагрева.

Основные способы электронагрева: сопротивлением, дуговой, индукционный, диэлектрический, термоэлектрический, элект­ронный, лазерный и инфракрасное облучение.

Электронагрев сопротивлением заключается в том, что при протекании тока по проводнику в нем выделяется теплота 0, Дж, определяемая законом Джоуля—Ленца

(2.12)

где /—действующее значение тока в проводнике, А; Л —активное сопротивление проводника, Ом; т — продолжительность нагрева, с.

Мощность, которая при этом развивается, Вт,

(2.13)

Поскольку 1 = Р/1/, где (У—напряжение, В, то К = Ц²/Р, что удобнее при определении электрического сопротивления устано­вок, так как для расчета чаще всего используют значения Р и II.

142