Конспект лекций по электротехнологии

Часть I Электротермия (электрический нагрев)

Основные понятия и определения.

Электрический нагрев – процесс преобразования электрической энергии в тепловую для дальнейшего использования.

Электротермический процесс – технологический процесс теплового воздействия на загрузку при помощи электрического нагрева.

Загрузка – объект тепловой обработки в электротермическом оборудовании.

Электротермическое оборудование - (ЭТО) – комплекс технологического оборудования и устройств для выполнения электротермического процесса.

Электрическая печь – часть электротермического оборудования, в котором электротермический процесс осуществляется в закрытом рабочем пространстве.

В сельскохозяйственном производстве в эту категорию, помимо собственно электрических печей (нагревательных, сушильных, отопительных и других) входят электроводонагреватели, электрические калориферы, электрические полы и другие установки.

Способы электрического нагрева

1. Нагрев сопротивлением – электрический нагрев за счет электрического сопротивления нагревателя или загрузки.

2. Дуговой нагрев – нагрев загрузки электрической дугой.

3. Индукционный нагрев – электрический нагрев, проводящий загрузки индуктивными токами. Под проводящей нагрузкой применяют материалы имеющие высокую ионную проводимость (сушка электрического двигателя).

4. Динамический нагрев – непроводящей загрузки токами смещения или поляризации, а так же проводящей загрузки второго рода, имеющие ионную проводимость (дерево, СВЧ для прогревания пищи).

5. Электроннолучевой нагрев – нагрев загрузки сфокусированным электронным пучком в вакууме.

6. Лазерный нагрев – нагрев загрузки в результате последовательного преобразования электрической энергии в энергию лазерного излучения, а затем в тепловую.

7. Ионный нагрев – нагрев загрузки потоком ионов образованный электрическим разрядом (в вакууме).

8. Плазменный нагрев – нагрев стабилизированным высокотемпературным ионизированным газом, образующим плазму. Плазменно-дуговой нагрев, когда загрузка нагревается факелом плазмы образованный при продувании газа через дуговой разряд. Плазменно-индуктивный нагрев, когда для получения плазмы используют высокочастотное электромагнитное поле.

9. Инфракрасный нагрев – электрический нагрев инфракрасным облучением при условии, что излучательные спектральные характеристики излучателя соответствуют поглащательным характеристикам нагрева загрузки.

10. Термоэлектрический нагрев – нагрев сред (вода) теплотой переносимое электрическим током термоэлектрической батареей от источника имеющую температуру более низкую, чем температур потребителя.

Классификация электротермического оборудования по способу нагрева.

1. Электрические печи сопротивлений применяют для нагрева воды, воздуха, почвы, сушки и тепловой обработки сельскохозяйственных материалов и кормов, приготовления пищи, плавки, сварки металлов. Примеры электрических печей – электрические калориферы, котлы, водонагреватели, установки для сушки активно вентилируемого зерна, бытовые электронагревательные приборы.

2. Дуговые электрические печи – применяют для сварки, резки, наплавки металла, металлизации. Сварочные трансформаторы, выпрямители, генераторы.

3. Индукционные электрические печи – применяют для поверхностной закалки металлов, нагрева под термообработку и пластическую деформацию. Косвенный нагрев воды, обогрев трубопроводов, индукционные нагреватели промышленной частоты.

4. Диэлектрические печи – для нагрева диэлектриков и полупроводников. Комбинированный нагрев, ВЧ сушка зерна, стерилизация продуктов, нагрев пищи.

Примеры: установки диэлектрического нагрева, пресс порошков, резин, дерева, сушка семян.

5. Электроннолучевые печи – термообработка, плавка, сварка тугоплавких и химически отдельных металлов в вакууме. Пример Электронные, плавильные, сварочные установки.

6. Лазерные печи - резка, сварка, поверхностная закалка, нанесение покрытий предпосевная обработка семян. Пример: лазерные установки, установки лазерной техники машиностроения

7. Ионные электрические печи – химико-термическая обработка металлов. Установки ионно-плазменного азотирования, поверхностного покрытия металла.

8. Плазменные электрические печи – плавка, резка и термообработка металлов и сплавов, дуговые и высокочастотные плазмотроны.

9. Электрические печи инфракрасного нагрева – местный обогрев молодняка животных и птиц, обработка кормов, семян. Установки инфракрасного обогрева животных и птицы, сушка, пастеризаторы молока.

10. Термоэлектрические печи подогрев воздуха, воды, жидких кормов, термоэлектрические тепловые насосы, теплоохладительные установки, термоэлектрические кондиционеры.