31. Способы электрического нагрева. Классификация электронагревательных установок.

В зависимости от класса нагреваемых материалов (проводники, полупроводники, диэлектрики) и способов возбуждения в них электрического тока или поля различают такие способы электрического нагрева:

6. Резистивный электронагрев (нагрев сопротивлением). Электрическая энергия превращается в тепловую в проводниках в результате взаимодействия электронов с кристаллической решеткой.

7. Электродуговой нагрев. Преобразование в дуге, горящей в газовой среде.

8. Индукционный и диэлектрический. Преобразование в телах, помещенных в переменное электромагнитное поле.

9. Электронный нагрев. Нагрев тел потоком электронов, ускоренных в электрическом поле в вакууме.

10. Лазерный (световой) электронагрев. Нагрев тел под действием пучка когерентных лучей оптического диапазона, индуцированного в оптическом квантовом генераторе.

По принципу нагрева: прямой электронагрев (преобразование происходит в нагреваемой среде); косвенный нагрев (тепло передается контактным, косвенным или лучистым теплом).

Классификация электронагревательных установок:

6. Способ электрического нагрева.

Это основной классификационный признак, по которому различают следующие основные группы электронагревательных установок: сопротивления; электродугового нагрева; индукционного нагрева; диэлектрического нагрева; электронного нагрева; лазерного нагрева; смешанного нагрева.

7. Принцип нагрева.

По этому признаку каждая из основных классификационных групп подразделяется на установки прямого и косвенного электронагрева.

8. Принцип работы. По этому признаку различают установки пе­риодического и непрерывного действия.

9. Род тока и частота.

По частоте используемого для нагрева электрического тока различают установки: постоянного тока; низкой (промышленной) частоты (50 Гц); средней (повышенной) частоты (до 10 кГц); высокой частоты (до 100 МГц); сверхвысокой частоты (свыше 100 МГц).

10. Способ теплопередачи.

Установки косвенного электронагрева различают по способу передачи тепла от нагревателей к нагревае­мому материалу. По этому признаку различают такие уста­новки: контактного нагрева (теплопроводностью); конвективного нагрева;

лучистого (инфракрасного) нагрева; смешанного нагрева.

32. Электроводонагреватели, электрокалориферные установки, электрические печи сопротивления.

Электрокалориферные установки нашли широкое распространение для отопления животноводческих помещений. Преимущество их состоит в том, что в одном агрегате совмещаются функции отопления и вентиляции, они применимы во всех животноводческих помещениях, имеют простую регу­лировку теплопроизводительности и количества подаваемого воздуха.

Основными узлами электрокалориферной установки являются электрический калорифер, вентилятор, электрический двигатель, система воздуховодов в помещении и система управления уста­новкой.

Нагрев воздуха осуществляется от нагревательных элементов, устанавливаемых в камере нагрева (собственно, калорифере) на пути движения воздуха от вентилятора. Нагревательные элементы устанавливают так, чтобы обеспечить наилучшее обдувание их воз­духом для максимального отвода тепла и достаточную механиче­скую жесткость, исключающую их деформацию под воздействием воздушного потока.

В качестве побудителей движения воздуха используют осевые и центробежные вентиляторы, сочленяемые с калорифером пере­ходными вставками и конфузором. Для равномерного обдувания нагревательных элементов калорифер размещают перед входом в вентилятор. Нагревательные элементы выполняются из нихромовой или фехралевой проволоки, которую наматывают на изолиру­ющее основание из огнеупорных материалов или свивают в спира­ли и крепят на изоляторах. В мощных калориферах нагреватель­ные элементы выполняют из ленты, которая изгибается в виде зигзага длинной стороной сечения по направлению движения воз­духа.

Рис. 1 Электрическая схема электрокалориферной установки СФОА-25/0,4:

р — рубильник; АВ — автоматический выключатель; М — электродвигатель асинхронный; Пр1—Пр4 — предохранители, ПМ1—ПМЗ, РП — пускатели магнитные; JIC1 — лампа сигнальная красного цвета; ЛС2—ЛС5 — лампы сигнальные зеле­ного цвета; УШ и УП2 — переключатели универсальные; Гр—реле температурное; Тр2 и ТрЗ — датчики температуры.

Электрические печи сопротивления — наиболее распространен­ный вид электротермического оборудования. На сельскохозяйствен­ных ремонтных предприятиях применяют в основном камерные электропечи сопротивления с металлическими нагревателями, рассчитанные на работу с обычной (окислительной) средой (типа СНО) и с защитной средой (типа СНЗ). Печи сопротивления с металлическими нагревателями подразделяются на низкотемпературные (до 700°С), среднетемпературные (до 1200°С) и высокотемпе­ратурные (до 1300° С).

При более высоких температурах применяют печи с нагревате­лями из дисилицида молибдена, карборунда и других неметалличе­ских материалов. На небольших ремонтных предприятиях наиболее распространены печи типа СНО с окислительной (воздушной) сре­дой. Они предназначены для нагрева деталей под закалку, отпуск, отжиг, нормализацию, цементацию, пайку твердыми припоями, нагрев заготовок под ковку, штамповку, прессование. Эти печи вы­пускают на мощности от 12 до 125 кВт. В печи предусмотрена камера, сложенная из огнеупоров и тепловой изо­ляции и заключенная в металлический кожух. На внутренних огнеупорных стенках камеры смонтированы электрические нагре­ватели из нихрома круглого или прямоугольного сечения.

Рис.1 Принципиальная электрическая схема щита управления ИР-21 для электропечей сопротивления

Электродные водогрейные котлы типа КЭВЗ (котел электрод­ный водогрейный с замкнутым контуром) предназначены в основ­ном для отопления различных помещений, а также для получения технологической воды при работе в первичном контуре теплообмен­ного аппарата. Открытый водоразбор из котлов возможен лишь при условии предварительной водоподготовки или если используется во­да с температурой не выше 60° С. При работе по замкнутому конту­ру номинальная температура воды на входе 70° С, на выходе 95° С. Максимальная температура воды на выходе 130° С, максимальное рабочее давление 6-10⁵ Па. Котлы выпускаются на мощности от 25 до 1000 кВт при питающем напряжении 0,4 кВ. Корпус имеет цилиндрическую форму с двойными стенками, между которыми заложена теп­лоизоляция из стекловолокна.

Для подвода и отвода воды в корпус вварены верхний 9 и нижний патрубки. В верхнем патрубке предусмотрены уст­ройства для установки электроконтактных термометров, осуществляющих автоматиче­ский контроль температурного режима. Нагревательное уст­ройство выполнено в виде трех пар коаксиальных цилиндриче­ских электродов из стальных труб. Нагрев осуществляется при протекании тока через слой воды от внутреннего элек­трода к наружному. В зазор между электродами вставлены изоляционные стеклотекстоли­товые цилиндры, частично пе­рекрывающие путь тока меж­ду электродами. Изменяя по­ложение изоляционных цилин­дров по высоте, , можно менять мощность котла в пределах от 10 до 100% •f номинальной (при мощности от 250. кВт и выше — от 20 до 100%). Регулирование осуществляется при помощи маховичка 5, укрепленного на ходо­вом винте, к которому подвешена траверса с тремя изолирующими цилиндрами.

Рис. 55. Электрическая схема водогрейного котла КЭВЗ-25/0,4:

ТТ — трансформатор тока; А — амперметр; В1, В2 — автоматические вы­ключатели; Р1—Р4— реле промежуточные; ВЗ, В5 — электроконтактные термометры; 54—датчик температуры помещения; КЛ — контак­тор; Л1, Л2, ЛЗ—сигнальные лампы; В7 — универсальный переклю­чатель.