Kaedah pemanasan elektrik

Kaedah dan kaedah asas menukar tenaga elektrik kepada haba yang dikelaskan seperti berikut. Perbezaan dibuat antara pemanasan elektrik langsung dan tidak langsung.

Dalam pemanasan elektrik langsung, transformasi tenaga elektrik kepada tenaga haba berlaku akibat daripada laluan arus elektrik secara langsung melalui badan atau medium yang dipanaskan (logam, air, susu, tanah, dll.). Dalam pemanasan elektrik tidak langsung, arus elektrik melalui peranti pemanasan khas (elemen pemanas), dari mana haba dipindahkan ke badan atau medium yang dipanaskan melalui pengaliran, perolakan atau sinaran.

Terdapat beberapa jenis penukaran tenaga elektrik kepada haba, yang mentakrifkan kaedah pemanasan elektrik.

Pemanasan rintangan

Pengaliran arus elektrik melalui pepejal pengalir elektrik atau media cecair disertai dengan evolusi haba. Mengikut undang-undang Joule-Lenz, jumlah haba Q = I2Rt, di mana Q ialah jumlah haba, J; I — silatok, A; R ialah rintangan jasad atau medium, Ohm; t - masa aliran, s.

Pemanasan rintangan boleh dilakukan dengan kaedah sentuhan dan elektrod.

Kaedah sentuhan Ia digunakan untuk memanaskan logam kedua-duanya dengan prinsip pemanasan elektrik terus, contohnya dalam peranti kimpalan sentuhan elektrik, dan dengan prinsip pemanasan elektrik tidak langsung — dalam elemen pemanas.

Kaedah elektrod Ia digunakan untuk memanaskan bahan dan media konduktif bukan logam: air, susu, makanan berair, tanah, dll. Bahan atau medium yang dipanaskan diletakkan di antara elektrod yang mana voltan berselang-seli digunakan.

Arus elektrik yang melalui bahan antara elektrod memanaskannya. Air biasa (bukan suling) mengalirkan arus elektrik, kerana ia sentiasa mengandungi sejumlah garam, bes atau asid, yang terurai menjadi ion yang membawa cas elektrik, iaitu arus elektrik. Ciri kekonduksian elektrik susu dan cecair lain, tanah, makanan berair, dsb. adalah serupa.

Pemanasan elektrod terus hanya dilakukan pada arus ulang alik, kerana arus terus menyebabkan elektrolisis bahan yang dipanaskan dan kemerosotannya.

Pemanasan rintangan elektrik telah menemui aplikasi luas dalam pengeluaran kerana kesederhanaan, kebolehpercayaan, fleksibiliti dan kos peranti pemanasan yang rendah.

Pemanasan arka elektrik

Dalam arka elektrik yang berlaku di antara dua elektrod dalam medium gas, tenaga elektrik ditukar kepada haba.

Untuk menyalakan arka, elektrod yang disambungkan ke sumber kuasa disentuh sebentar dan kemudian perlahan-lahan dipisahkan. Rintangan sentuhan pada saat pemisahan elektrod dipanaskan dengan kuat oleh arus yang melaluinya.Elektron bebas, sentiasa bergerak dalam logam, mempercepatkan pergerakannya dengan peningkatan suhu pada titik sentuhan elektrod.

Apabila suhu meningkat, kelajuan elektron bebas meningkat dengan begitu banyak sehingga mereka terlepas dari logam elektrod dan terbang ke udara. Semasa mereka bergerak, mereka berlanggar dengan molekul udara dan memisahkannya menjadi ion bercas positif dan negatif. Ruang udara antara elektrod terion dan menjadi konduktif elektrik.

Di bawah pengaruh voltan sumber, ion positif tergesa-gesa ke kutub negatif (katod), dan ion negatif ke kutub positif (anod), dengan itu membentuk pelepasan panjang - arka elektrik yang disertai dengan pembebasan haba. Suhu arka tidak sama di bahagian yang berbeza dan berada pada elektrod logam: pada katod - kira-kira 2400 ° C, di anod - kira-kira 2600 ° C, di tengah arka - kira-kira 6000 - 7000 ° C .

Bezakan antara pemanasan arka elektrik langsung dan tidak langsung. Aplikasi praktikal utama ditemui dalam pemanasan arka terus dalam pemasangan kimpalan arka elektrik. Dalam pemasangan pemanasan tidak langsung, arka digunakan sebagai sumber sinar inframerah yang berkuasa.

Pemanasan induksi

Jika sekeping logam diletakkan dalam medan magnet berselang-seli, maka e berselang-seli teraruh di dalamnya. d. s, di bawah pengaruh yang mana arus pusar akan timbul dalam logam. Laluan arus ini ke dalam logam akan menyebabkan ia menjadi panas. Kaedah pemanasan logam ini dipanggil aruhan. Reka bentuk beberapa pemanas aruhan adalah berdasarkan penggunaan fenomena kesan permukaan dan kesan kedekatan.

Arus industri (50 Hz) dan frekuensi tinggi (8-10 kHz, 70-500 kHz) digunakan untuk pemanasan aruhan. Pemanasan induksi badan logam (bahagian, butiran) paling meluas dalam pembinaan mesin dan pembaikan peralatan, serta untuk pengerasan bahagian logam. Kaedah aruhan juga boleh digunakan untuk memanaskan air, tanah, konkrit dan pasteur susu.

Pemanasan dielektrik

Intipati fizikal pemanasan dielektrik adalah seperti berikut. Dalam media pepejal dan cecair dengan kekonduksian elektrik yang lemah (dielektrik) diletakkan dalam medan elektrik yang berubah dengan cepat, tenaga elektrik ditukar kepada haba.

Setiap dielektrik mengandungi cas elektrik yang diikat bersama oleh daya antara molekul. Caj ini dipanggil caj terikat, berbanding caj percuma dalam mengendalikan bahan. Di bawah tindakan medan elektrik, cas yang berkaitan diorientasikan atau disesarkan ke arah medan. Anjakan cas yang berkaitan di bawah tindakan medan elektrik luar dipanggil polarisasi.

Dalam medan elektrik berselang-seli, terdapat pergerakan berterusan cas dan oleh itu daya antara molekul molekul yang berkaitan dengannya. Tenaga yang dibelanjakan oleh sumber untuk mempolarisasi molekul bahan tidak konduktor dibebaskan dalam bentuk haba. Sesetengah bahan tidak konduktor mempunyai sejumlah kecil cas percuma yang, di bawah pengaruh medan elektrik, menghasilkan arus pengaliran kecil yang menyumbang kepada pembebasan haba tambahan dalam bahan.

Apabila memanaskan dengan dielektrik, bahan yang akan dipanaskan diletakkan di antara elektrod logam - plat kapasitor, yang voltan frekuensi tinggi (0.5 - 20 MHz dan lebih tinggi) daripada penjana frekuensi tinggi khas. Badan pemanasan dielektrik terdiri daripada penjana lampu frekuensi tinggi, pengubah kuasa dan peranti pengeringan dengan elektrod.

Pemanasan dielektrik frekuensi tinggi adalah kaedah pemanasan yang menjanjikan dan digunakan terutamanya untuk pengeringan dan rawatan haba kayu, kertas, makanan dan makanan (pengeringan bijirin, sayur-sayuran dan buah-buahan), pempasteuran dan pensterilan susu, dsb.

Pemanasan rasuk elektron (elektronik)

Apabila aliran elektron (rasuk elektron) dipercepatkan dalam medan elektrik bertemu dengan jasad yang dipanaskan, tenaga elektrik ditukar kepada haba. Ciri ciri pemanasan elektronik ialah ketumpatan kepekatan tenaga yang tinggi 5×108 kW / cm2, iaitu beberapa ribu kali lebih tinggi daripada pemanasan arka elektrik. Pemanasan elektronik digunakan dalam industri untuk mengimpal bahagian yang sangat kecil dan mencairkan logam ultratulen.

Sebagai tambahan kepada kaedah pemanasan elektrik yang dipertimbangkan, pemanasan inframerah (penyinaran) digunakan dalam pengeluaran dan kehidupan seharian.