Методы генерации тепла за счет электрической энергии

В практике нагрева металла самое широкое распространение получили методы генерации тепла за счет электроэнергии в основе, которых лежат два принципа:

1) принцип теплогенерации в рабочем теле при приложении к нему разности потенциалов;

2) принцип теплогенерации в рабочем теле при введении его в переменное электромагнитное поле.

Первый принцип ле­жит в основе работы нагревательных и термических печей сопротивления прямого и косвенного действия. На втором принципе основана работа индукционных нагревательных и термических печей.

Теплогенерация в рабочем теле при приложении к нему
разности потенциалов

Для того чтобы была возможность реализовать этот принцип необходимо, чтобы в ра­бочем теле присутствовали свободные заряды (ионы и электроны), т. е. рабочее тело должно обладать элект­ропроводимостью. При таком условии, приложение разности потенциа­лов вызовет направленное движение свободных зарядов (электрический ток). При его протекании по провод­нику, который имеет сопротивление, выделяется тепло. В соответствии с законом Джоуля-Ленца, количество выделяющегося в проводни­ке тепла:

Дж,

где U – приложенная разность потенциалов, В; I – сила тока, А; t – время, с; R – сопротивление рабочего тела, Ом.

Получение тепла, при прохождении электрического тока через твердый проводник, широко используется в печах сопротивления прямого (контактного) и косвенного нагревов.

В печах прямого нагрева нагреваемое изделие является одновременно и рабочим телом, которое включают в электрическую цепь, поэтому тепло выделяется прямо в этом изделии. В печах кос­венного нагрева рабочим телом является специальный нагре­вательный элемент, который изготавливают из специальных материалов. Передача тепла от нагревательных элементов к поверхности металла осуществляется косвенно излучением и конвекцией.