전기 가열 방식

전기 에너지를 열로 변환하는 기본 방법 및 방법은 다음과 같이 분류됩니다. 직접 전기 가열과 간접 전기 가열이 구분됩니다.

직접 전기 가열에서 전기 에너지가 열 에너지로 변환되는 것은 가열된 본체 또는 매체(금속, 물, 우유, 토양 등)를 통해 전류가 직접 통과하여 발생합니다. 간접 전기 가열에서 전류는 특수 가열 장치(발열체)를 통과하며 여기에서 전도, 대류 또는 복사에 의해 열이 가열된 물체 또는 매체로 전달됩니다.

전기 가열 방법을 정의하는 전기 에너지를 열로 변환하는 몇 가지 유형이 있습니다.

저항 가열

전기 전도성 고체 또는 액체 매질을 통한 전류 흐름은 열 발생을 동반합니다. Joule-Lenz 법칙에 따르면 열량 Q = I2Rt, 여기서 Q는 열량 J입니다. I — 실라톡, A; R은 신체 또는 매체의 저항, 옴입니다. t - 흐름 시간, s.

저항 가열은 접촉 및 전극 방법으로 수행할 수 있습니다.

접촉 방법 예를 들어 전기 접촉 용접 장치와 같은 직접 전기 가열 원리와 가열 요소에서 간접 전기 가열 원리로 금속을 가열하는 데 사용됩니다.

전극 방식 물, 우유, 육즙이 많은 사료, 토양 등 비금속 전도성 물질 및 매체를 가열하는 데 사용됩니다. 가열된 재료 또는 매체는 교류 전압이 적용되는 전극 사이에 배치됩니다.

전극 사이의 물질을 통과하는 전류는 물질을 가열합니다. 일반(증류되지 않은) 물은 항상 일정량의 염, 염기 또는 산을 포함하고 있어 전하를 운반하는 이온, 즉 전류로 분리되기 때문에 전류를 전도합니다. 우유 및 기타 액체, 토양, 즙이 많은 사료 등의 전기 전도성 특성 유사하다.

직접 전극 가열은 교류에서만 수행됩니다. 직류는 가열된 재료의 전기 분해 및 열화를 유발하기 때문입니다.

전기 저항 가열은 단순성, 신뢰성, 유연성 및 저렴한 가열 장치 비용으로 인해 생산에 널리 적용됩니다.

전기 아크 가열

가스 매체의 두 전극 사이에서 발생하는 전기 아크에서 전기 에너지는 열로 변환됩니다.

아크를 발화시키기 위해 전원에 연결된 전극을 짧게 건드린 후 천천히 떼어낸다. 전극이 분리되는 순간의 접점 저항은 전극을 통과하는 전류에 의해 강하게 가열됩니다.금속에서 끊임없이 움직이는 자유 전자는 전극 접촉점에서 온도가 증가함에 따라 움직임을 가속화합니다.

온도가 증가함에 따라 자유 전자의 속도가 너무 빨라져 전극의 금속에서 떨어져 공기 중으로 날아갑니다. 이동하면서 공기 분자와 충돌하여 양전하와 음전하 이온으로 분리합니다. 전극 사이의 공기 공간은 이온화되어 전기 전도성이 됩니다.

소스 전압의 영향으로 양이온은 음극 (음극)으로, 음이온은 양극 (양극)으로 돌진하여 열 방출과 함께 전기 아크 인 긴 방전을 형성합니다. 아크의 온도는 다른 부분에서 동일하지 않으며 금속 전극에 있습니다. 음극 - 약 2400 ° C, 양극 - 약 2600 ° C, 아크 중심 - 약 6000 - 7000 ° C .

직접 및 간접 전기 아크 가열을 구별하십시오. 주요 실제 적용은 전기 아크 용접 설비의 직접 아크 가열에서 발견됩니다. 간접 가열 설비에서 아크는 강력한 적외선 방출원으로 사용됩니다.

유도 가열

금속 조각을 교류 자기장에 넣으면 교류 e가 유도됩니다. 디. s, 금속에서 맴돌이 전류가 발생하는 영향. 이러한 전류가 금속으로 흐르면 금속이 가열됩니다. 금속을 가열하는 이 방법을 유도라고 합니다. 일부 인덕션 히터의 설계는 표면 효과 현상과 근접 효과의 사용을 기반으로 합니다.

유도 가열에는 산업용(50Hz) 및 고주파(8-10kHz, 70-500kHz) 전류가 사용됩니다. 금속 본체(부품, 부품)의 유도 가열은 기계 제작 및 장비 수리와 금속 부품 경화에 가장 널리 사용됩니다. 유도 방법은 물, 토양, 콘크리트를 가열하고 우유를 저온 살균하는 데에도 사용할 수 있습니다.

유전체 가열

유전체 가열의 물리적 본질은 다음과 같습니다. 전기 전도도가 낮은 고체 및 액체 매체(유전체)에서 빠르게 변화하는 전기장에 배치되면 전기 에너지가 열로 변환됩니다.

모든 유전체에는 분자간 힘에 의해 결합된 전하가 포함되어 있습니다. 이러한 전하를 전도 물질의 자유 전하와 달리 속박 전하라고 합니다. 전기장의 작용에 따라 관련된 전하는 전기장의 방향으로 배향되거나 변위됩니다. 외부 전기장의 작용 하에서 관련 전하의 변위를 분극화라고 합니다.

교류 전기장에서는 전하의 연속적인 이동이 있으며 따라서 전하와 관련된 분자의 분자간 힘이 있습니다. 비전도성 물질의 분자를 분극화하기 위해 소스에서 소비한 에너지는 열의 형태로 방출됩니다. 일부 비전도성 재료는 전기장의 영향으로 소량의 자유 전하를 가지고 있어 재료의 추가 열 방출에 기여하는 작은 전도 전류를 생성합니다.

유전체로 가열할 때 가열할 재료는 특수 고주파 발생기에서 나오는 고주파 전압(0.5 - 20MHz 이상)이 있는 금속 전극(커패시터 판) 사이에 배치됩니다. 유전체 가열체는 고주파 램프 발생기, 전원 변압기 및 전극이 있는 건조 장치로 구성됩니다.

고주파 유전 가열은 유망한 가열 방식으로 주로 목재, 종이, 식품 및 사료(곡물, 채소 및 과일 건조)의 건조 및 열처리, 우유의 저온 살균 및 살균 등에 사용됩니다.

전자빔 가열(전자)

전기장에서 가속된 전자의 흐름(전자빔)이 가열된 물체를 만나면 전기 에너지가 열로 변환됩니다. 전자가열의 특징은 에너지 집중 밀도가 5×108 kW/cm2로 전기아크가열보다 수천 배 이상 높다는 점으로 전자가열은 초소형 부품의 용접이나 초순수 금속을 녹이는 데 산업계에서 사용된다.

고려 된 전기 가열 방법 외에도 생산 및 일상 생활에서 적외선 가열 (조사)이 사용됩니다.