Электроустановки нагрева сопротивлением

Хабаров Данил Витальевич – студент Самарского государственного технического университета.

Аннотация: Данная статья обсуждает роль электроустановок нагрева сопротивлением в современных электротехнологиях. Статья описывает различные виды электроустановок нагрева сопротивлением и их применение в различных отраслях.

Ключевые слова: электроустановки нагрева споротивлением, применение электроустановок нагрева сопротивлением, промышленные процессы.

Электроустановки нагрева сопротивлением являются неотъемлемой частью современных промышленных процессов. Они представляют собой электрические системы, способные преобразовывать электрическую энергию в тепло для нагрева различных сред. Такие системы используются в различных отраслях, включая машиностроение, химическую промышленность, пищевую промышленность и многие другие.

Нагрев сопротивлением основан на законе Джоуля – Ленца, по которому при протекании тока в проводнике выделяется тепло, пропорциональное его электрическому сопротивлению, квадрату тока и времени прохождения тока. Ток может протекать по самому нагреваемому телу – прямой нагрев или по специальному нагревателю, от которого выделяемое тепло передается к нагреваемому телу теплообменом, такой нагрев называется косвенным. 

При косвенном нагреве различают три вида теплообмена: излучением, конвекцией и теплопроводностью. При высоких температурах определяющее значение имеет нагрев излучением. В нагреве излучением выделяется инфракрасный нагрев, основанный на подборе спектрального состава излучения с учетом свойств материалов избирательно поглощать или пропускать его.

Принцип работы электроустановок нагрева сопротивлением состоит в пропускании электрического тока через нагревательный элемент, который обладает высоким сопротивлением. Материалом для нагревательных элементов обычно используются сплавы с высоким коэффициентом сопротивления, такие как нихром или ферромагнитные сплавы.

В свою очередь, для обеспечения безопасности и эффективности работы системы необходимы средства контроля нагрева, такие как терморегуляторы и термопредохранители.

Рисунок 1. Схемы нагрева сопротивлением: а- прямой; б- косвенный; в- косвекцией с калорифером; г- электродный в жидкой среде; д- в жидкой среде с внешним обогревом; е- в псевдокипящем слое, ж- электрошлаковый: 1-контактная система; 2- нагреваемое тело; 3- нагреватель; 4-футеровка; 5- рабочее пространство; 6- вентилятор; 7- калорифер; 8- электрод ; 9- жидкая среда ; 10- мелкие частицы; 11- решетка; 12- расходуемый электрод ; 13- слиток; 14- шлаковая ванна; 15- водоохлаждаемый кристаллизатор; 16- жидкая металлическая ванна; 17- поддон.

Электроустановки нагрева сопротивлением применяются в промышленных процессах: для нагрева различных сред, включая жидкости, газы и твердые материалы. Они не только обеспечивают точный и равномерный нагрев, но и позволяют сохранять стабильные температурные условия в технологических процессах.

Так же широко применяются в бытовых устройствах, таких как электрические плиты, духовки, водонагреватели, утюги и многие другие. Они обеспечивают удобство и эффективность при использовании этих устройств.

Весьма востребованными в медицинской промышленности, для создания медицинских приборов, таких как инфракрасные лампы, обогреватели для крови и других жидкостей, а также для нагрева тканей в медицинских процедурах.

 Использование надежных материалов и конструкций для нагревательных элементов сопротивления является критически важным фактором для предотвращения возможных аварийных ситуаций, связанных с перегревом или коротким замыканием.

Системы безопасности, такие как терморегуляторы и термопредохранители, должны быть встроены в электроустановки нагрева сопротивлением для обеспечения контроля и предотвращения перегрева.

Выделяют главные преимущества и недостатки данной установки нагрева:

• Эффективность: системы нагрева сопротивлением обладают высокой эффективностью преобразования электроэнергии в тепло, что позволяет быстро и равномерно нагревать рабочее пространство.
• Простота установки и обслуживания: установка и подключение электроустановок нагрева сопротивлением относительно просты, что упрощает процесс монтажа и обслуживания.
• Регулируемость: системы нагрева сопротивлением обычно обладают возможностью регулирования температуры, что позволяет оптимизировать энергопотребление и обеспечивать необходимый уровень тепла в помещении.
• Потребление энергии: системы нагрева сопротивлением могут потреблять большое количество электроэнергии, что может повлечь за собой высокие счета за электричество.
• Ограниченная равномерность нагрева: в зависимости от конструкции и расположения нагревательных элементов, электроустановки сопротивления могут обеспечивать неравномерный нагрев поверхности.
• Ограниченный срок службы: из-за высоких температур, которые могут возникать при работе системы нагрева сопротивлением, ее долговечность может быть снижена.

Электроустановки нагрева сопротивлением являются важным аспектом промышленных процессов и бытового использования. Их применение позволяет обеспечить точный, равномерный и контролируемый нагрев различных сред. Однако, при работе с такими системами, необходимо уделять должное внимание безопасности и эффективности работы, а также соблюдать необходимые стандарты и регулярно производить проверки и обслуживание.

Список литературы

1. ГОСТ 16382-70 Электропечи сопротивления промышленные для нагрева и термической обработки / Постановлением Комитета стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР от 9/Х 1970 г. -24 с.
2. В.И. Сафонов. Электротехнологические установки. учеб. пособ. для вузов / ЮурГУ 2014 – 124 с.