Mga pamamaraan ng pag-init ng kuryente

Mga pangunahing pamamaraan at pamamaraan ng pag-convert ng elektrikal na enerhiya sa init na inuri bilang mga sumusunod. Ang isang pagkakaiba ay ginawa sa pagitan ng direkta at hindi direktang electric heating.

Sa direktang electric heating, ang pagbabago ng elektrikal na enerhiya sa thermal energy ay nangyayari bilang isang resulta ng pagpasa ng electric current nang direkta sa pinainit na katawan o daluyan (metal, tubig, gatas, lupa, atbp.). Sa hindi direktang electric heating, ang isang electric current ay dumadaan sa isang espesyal na heating device (heating element), kung saan ang init ay inililipat sa isang heated body o medium sa pamamagitan ng conduction, convection o radiation.

Mayroong ilang mga uri ng conversion ng elektrikal na enerhiya sa init, na tumutukoy sa mga paraan ng electrical heating.

Pag-init ng paglaban

Ang daloy ng electric current sa pamamagitan ng electrically conductive solids o liquid media ay sinamahan ng ebolusyon ng init. Ayon sa batas ng Joule-Lenz, ang dami ng init Q = I2Rt, kung saan ang Q ay ang dami ng init, J; I — silatok, A; R ay ang paglaban ng isang katawan o daluyan, Ohm; t - oras ng daloy, s.

Ang pag-init ng paglaban ay maaaring gawin sa pamamagitan ng mga pamamaraan ng contact at elektrod.

Paraan ng pakikipag-ugnay Ginagamit ito upang magpainit ng mga metal kapwa sa pamamagitan ng prinsipyo ng direktang electric heating, halimbawa sa mga electric contact welding device, at sa prinsipyo ng hindi direktang electric heating - sa mga elemento ng pag-init.

Paraan ng Electrode Ginagamit ito upang magpainit ng mga non-metallic conductive na materyales at media: tubig, gatas, makatas na kumpay, lupa, atbp. Ang pinainit na materyal o daluyan ay inilalagay sa pagitan ng mga electrodes kung saan inilalapat ang isang alternating boltahe.

Pinapainit ito ng electric current na dumadaan sa materyal sa pagitan ng mga electrodes. Ang ordinaryong (hindi distilled) na tubig ay nagsasagawa ng isang electric current, dahil ito ay palaging naglalaman ng isang tiyak na halaga ng mga asing-gamot, base o acid, na naghihiwalay sa mga ion na nagdadala ng mga singil sa kuryente, iyon ay, isang electric current. Ang katangian ng electrical conductivity ng gatas at iba pang mga likido, lupa, makatas na kumpay, atbp. ay katulad.

Ang direktang pag-init ng elektrod ay ginagawa lamang sa alternating current, dahil ang direktang kasalukuyang nagiging sanhi ng electrolysis ng pinainit na materyal at ang pagkasira nito.

Ang electric resistance heating ay nakahanap ng malawak na aplikasyon sa produksyon dahil sa pagiging simple, pagiging maaasahan, flexibility at mababang halaga ng mga heating device.

Electric arc heating

Sa isang electric arc na nangyayari sa pagitan ng dalawang electrodes sa isang gaseous medium, ang elektrikal na enerhiya ay na-convert sa init.

Upang mag-apoy sa arko, ang mga electrodes na konektado sa pinagmumulan ng kuryente ay saglit na hinawakan at pagkatapos ay dahan-dahang pinaghihiwalay. Ang paglaban ng contact sa sandali ng paghihiwalay ng mga electrodes ay malakas na pinainit ng kasalukuyang dumadaan dito.Ang mga libreng electron, na patuloy na gumagalaw sa metal, ay nagpapabilis sa kanilang paggalaw sa pagtaas ng temperatura sa punto ng pakikipag-ugnay ng mga electrodes.

Habang tumataas ang temperatura, ang bilis ng mga libreng electron ay tumataas nang labis na humiwalay sila sa metal ng mga electrodes at lumipad sa hangin. Habang gumagalaw sila, bumabangga sila sa mga molekula ng hangin at pinaghihiwalay ang mga ito sa positibo at negatibong sisingilin na mga ion. Ang espasyo ng hangin sa pagitan ng mga electrodes ay ionized at nagiging electrically conductive.

Sa ilalim ng impluwensya ng boltahe ng pinagmulan, ang mga positibong ion ay dumadaloy sa negatibong poste (cathode), at ang mga negatibong ion sa positibong poste (anode), kaya bumubuo ng isang mahabang paglabas - isang electric arc na sinamahan ng pagpapalabas ng init. Ang temperatura ng arko ay hindi pareho sa iba't ibang bahagi nito at nasa metal electrodes: sa cathode - mga 2400 ° C, sa anode - tungkol sa 2600 ° C, sa gitna ng arc - tungkol sa 6000 - 7000 ° C .

Pagkilala sa pagitan ng direkta at hindi direktang electric arc heating. Ang pangunahing praktikal na aplikasyon ay matatagpuan sa direktang arc heating sa electric arc welding installation. Sa hindi direktang pag-install ng pag-init, ang arko ay ginagamit bilang isang malakas na pinagmumulan ng mga infrared ray.

Pag-init ng induction

Kung ang isang piraso ng metal ay inilagay sa isang alternating magnetic field, pagkatapos ay isang alternating e ay sapilitan dito. d. s, sa ilalim ng impluwensya kung aling mga eddy na alon ang lalabas sa metal. Ang pagdaan ng mga agos na ito sa metal ay magiging sanhi ng pag-init nito. Ang pamamaraang ito ng pag-init ng metal ay tinatawag na induction. Ang disenyo ng ilang induction heater ay batay sa paggamit ng surface effect phenomenon at ang proximity effect.

Ang pang-industriya (50 Hz) at mataas na dalas (8-10 kHz, 70-500 kHz) na mga alon ay ginagamit para sa induction heating. Ang induction heating ng mga metal na katawan (mga bahagi, mga detalye) ay pinakalaganap sa paggawa ng makina at pagkumpuni ng kagamitan, pati na rin para sa pagpapatigas ng mga bahagi ng metal. Ang pamamaraan ng induction ay maaari ding gamitin upang magpainit ng tubig, lupa, kongkreto at pasteurize na gatas.

Pag-init ng dielectric

Ang pisikal na kakanyahan ng dielectric heating ay ang mga sumusunod. Sa solid at likidong media na may mahinang electrical conductivity (dielectrics) na inilagay sa isang mabilis na pagbabago ng electric field, ang elektrikal na enerhiya ay na-convert sa init.

Ang bawat dielectric ay naglalaman ng mga de-koryenteng singil na pinagsama-sama ng mga intermolecular na pwersa. Ang mga singil na ito ay tinatawag na bound charges, kumpara sa mga libreng singil sa pagsasagawa ng mga materyales. Sa ilalim ng pagkilos ng isang electric field, ang mga nauugnay na singil ay nakatuon o inilipat sa direksyon ng field. Ang pag-aalis ng mga nauugnay na singil sa ilalim ng pagkilos ng isang panlabas na electric field ay tinatawag na polariseysyon.

Sa isang alternating electric field, mayroong tuluy-tuloy na paggalaw ng mga singil at samakatuwid ay ang mga intermolecular na pwersa ng mga molekula na nauugnay sa kanila. Ang enerhiya na ginugol ng pinagmumulan upang polarize ang mga molecule ng mga non-conducting na materyales ay inilabas sa anyo ng init. Ang ilang mga non-conducting na materyales ay may maliit na halaga ng mga libreng singil na, sa ilalim ng impluwensya ng isang electric field, lumikha ng isang maliit na conduction current na nag-aambag sa pagpapalabas ng karagdagang init sa materyal.

Kapag nagpainit gamit ang isang dielectric, ang materyal na iinit ay inilalagay sa pagitan ng mga metal na electrodes - mga capacitor plate, kung saan ang high-frequency na boltahe (0.5 - 20 MHz at mas mataas) mula sa isang espesyal na high-frequency generator. Ang dielectric heating body ay binubuo ng isang high-frequency lamp generator, isang power transformer at isang drying device na may mga electrodes.

Ang high-frequency na dielectric heating ay isang promising na paraan ng pag-init at pangunahing ginagamit para sa pagpapatuyo at pag-init ng kahoy, papel, pagkain at feed (pagpatuyo ng butil, gulay at prutas), pasteurization at isterilisasyon ng gatas, atbp.

Pagpainit ng electron beam (electronic)

Kapag ang isang stream ng mga electron (electron beam) na pinabilis sa isang electric field ay nakatagpo ng isang pinainit na katawan, ang elektrikal na enerhiya ay na-convert sa init. Ang isang katangian ng electronic heating ay ang mataas na energy concentration density na 5×108 kW / cm2, na ilang libong beses na mas mataas kaysa sa electric arc heating. Ginagamit ang electronic heating sa industriya para sa pagwelding ng napakaliit na bahagi at pagtunaw ng mga ultrapure na metal.

Bilang karagdagan sa mga itinuturing na pamamaraan ng electric heating, ang infrared heating (irradiation) ay ginagamit sa produksyon at pang-araw-araw na buhay.