ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Методы электрического нагрева из "Электротермия" При непосредственном нагреве проводником тока является нагреваемый материал, и тепловая энергия выделяется в самом материале, поэтому можно достигнуть высоких скоростей нагрева и уменьшения потерь тепла в окружающую среду. [c.34] Значения удельного сопротивления и температурного коэффициента сопротивления для ряда материалов приведены в табл. 1, а на рнс. 12 показан характер изменения удельного сопротивления некоторых металлов в зависимости от температуры. [c.35] Поэтому для поддержания постоянства мощности в процессе нагрева или для изменения ее, в соответствии с желательным режимом нагрева, необходимо в широких пределах изменять подводимое напряжение. [c.36] Поэтому устройства для нагрева по методу сопротивления питаются переменным током, обычно через трансформаторы, в которых предусматривается возможность регулирования вторичного напряжения путем изменения числа витков первичной обмотки. [c.37] На рис. 13 показаны схемы устройств для непосредственного нагрева по методу сопротивления. [c.37] При переменном токе под сопротивлением проводника понимают активное сопротивление, которое больше, чем сопротивление при постоянном токе. Это объясняется влиянием поверхностного эффекта и некоторых других явлений, благодаря которым в проводнике усиливается преобразование электрической энергии в тепловую. [c.37] При поверхностном эффекте переменный ток распределяется неравномерно по сечению проводника наибольшая плотность тока в цилиндрическом проводнике получается в поверхностном слое, наименьшая — в центре проводника (рис. 14). [c.37] Если проводник тока — ферромагнитный материал, то в нем возникают дополнительные потери энергии на перемагничивание. [c.38] Все указанные явления усложняют задачу определения активного сопротивления проводника, особенно если он ферромагнитный. В этом случае магнитная проницаемость зависит от напряженности поля, как показано на рис, 15, т. е. от тока в проводнике, и, следовательно, сопротивление проводника оказывается зависимым от величины тока. Поэтому действительную картину распределения тока заменяют более простой, а именно принимают, что ток распределяется равномерно в поверхностном слое сечения на некоторой глубине б, которую называют эквивалентной глубиной проникновения тока. При определении активного сопротивления проводника его принимают равным сопротивлению этого слоя. [c.38] В табл. 2 приведены значения глубины проникновения тока для ряда материалов при различной частоте. [c.39] Задача получения больших токов в материале при непосредственном нагреве, создает ряд технических трудностей для осуществления схемы питания. [c.40] Слабым местом в цепи питания нагревательного устройства является контактное соединение между токоподводящими шинами и нагреваемым материалом. При больших токах, которые необходимо иметь в нагревательных устройствах (сотни и тысячи ампер), если контактное соединение будет обладать относительно большим сопротивлением, то в месте контакта произойдет сильный нагрев, который нарушит работу нагревательного устройства. [c.41] Сопротивление контакта зависит от удельного сопротивления материала контактов, давления в контакте, предела прочности материала на сжатие, степени обработки и состояния контактных поверхностей, а также от температуры. В промышленных установках контактным материалом выбирают обычно медь. Несмотря на тщательную обработку контактных поверхностей, соприкосновение их всегда происходит в нескольких точках, поэтому сопротивление контакта определяется прежде всего давлением, так как от величины последнего зависит действительная площадь соприкосновения поверхностей. В зависимости от типа нагревательной установки и режима ее работы, контактные соединения конструктивно выполняются различно. [c.41] Условия получения хорошего контакта в ряде случаев ограничивают величину подводимой мощности. [c.42] Если сечения по длине проводника отличаются мало, то в результате теплопроводности неравномерность нагрева уменьшается, что иногда удовлетворяет технологическим требованиям. Если проводник имеет различные сечения по длине, то для получения достаточно равномерного нагрева приходится применять более сложные схемы питания. Пример такой схемы, с питанием от двух трансформаторов, показан на рис. 16. В этом случае на участке проводника с большим сечением можно получить и соответственно большую силу тока. [c.42] Для нагрева деталей и изделий сложной конфигурации этот метод непригоден. [c.43] Метод непосредственного нагрева применяется также для нагрева жидких материалов — растворов или расплавов, например расплавленного стекла. В твердом состоянии стекло является непроводником тока, однако, если его расплавить, например, с помощью газовых или нефтяных горелок, то оно становится токопроводящим, и дальнейший нагрев его можно производить, пропуская через него электрический ток. Контакт с жидкими проводниками осуществляется с помощью электродов, погруженных в раствор или расплав. [c.43] При непосредственном нагреве теоретически можно получить любую высокую температуру, практически она ограничивается испарением или разложением материала проводника. Путем непосредственного нагрева вольфрамовой проволоки в вакууме впервые была получена мгновенная температура вспышки 12 000—20 000° С. [c.43] При косвенном нагреве проводником тока является специальное сопротивление — нагревательный элемент, в котором и происходит выделение тепловой энергии. Передача тепла от нагревательного элемента к материалу осуществляется излучением, конвекцией и теплопроводностью. [c.43] Чтобы уменьшить потери тепла в окружающую среду, обычно нагревательный элемент и нагреваемый материал помещают в закрытую камеру, выполненную из огнеупорного материала (металлического или керамического) и имеющую соответствующую тепловую изоляцию. [c.43] Вернуться к основной статье