Электротермические установки.

К электротермическим процессам относятся электрометаллургические процессы, электрическая плавка оксидов, электрическая сублимация неметаллических материалов, электросварка, электрический нагрев, электровосстановление, а также процессы на основе газовых реакций в электрических разрядах.

К понятию «электротермическая установка» (или «электротермическое оборудование») относятся: электрические печи, плазменные реакторы, электрические нагревательные приборы коммунального и бытового назначения. Применение электрической энергии для генерации тепла способно обеспечить следующие особенности и характеристики:

· Благодаря электротермии возможно сконцентрировать относительно большую энергию в относительно малых объемах, в результате чего можно добиться высоких температур, достижение которых невыполнимо или трудновыполнимо при других способах генерации тепла.

· Электротермия позволяет достичь больших скоростей нагрева и компактности электротермических установок.

· Присутствует возможность регулировать величину и распределение температуры в рабочем пространстве электропечи, благодаря чему возможно осуществить равномерный или избирательный нагрев и создать необходимые условия для эффективной автоматизации теплового и технологического процессов.

· В рабочем пространстве электротермических установок можно создать вакуум, благодаря чему можно использовать давление как фактор регулирования технологического процесса для вакуумных или компрессионных электрических печей. Также благодаря этому можно применять контролируемые атмосферы для защиты нагреваемых материалов и изделий от вредных воздействий воздуха.

· В электротермических установках отсутствуют дымовые газы, которые возникают вследствие сгорания топлива. Отсутствие дыма позволяет увеличить коэффициент использования тепла, то есть увеличить коэффициент полезного действия электротермических установок. Также этот фактор обеспечивает чистоту рабочего пространства электропечей от выхлопных газов нагара.

· Электротермические установки имеют относительно высокую транспортабельность и простоту подачи электрической энергии.

Электротермическая установка (ЭТУ) - комплекс функционально связанных элементов: специализированного электротермического и другого электротехнического, а также механического оборудования, средств управления, автоматики и КИП, обеспечивающих проведение соответствующего технологического процесса.

В состав ЭТУ в зависимости от ее назначения и конструктивного исполнения оборудования входят: кабельные линии, электропроводки и токопроводы между элементами установки, а также трубопроводы систем водоохлаждения и гидравлического привода; трубопроводы линий сжатого воздуха, азота, аргона, гелия, водорода, углекислого газа и других газов, водяного пара или вакуума, системы вентиляции и очистки газов, а также элементы строительных конструкций (фундаменты, рабочие площадки).

Электротермическое оборудование (ЭТО) -электротехнологическое оборудование, предназначенное для преобразования электрической энергии в тепловую с целью нагревания (расплавления) материалов. Разновидности ЭТО – сопротивления, электронно-лучевое, дуговое, ионное, сварочное, лазерное, диэлектрическое, плазменное, индукционное.

К ЭТО относятся электрические печи (электропечи) и электронагревательные устройства (приборы, аппараты). Отличительной особенностью электрической печи (электропечи) является преобразование электрической энергии в тепловую и наличие нагревательной камеры, в которую помещается нагреваемое тело. Электротермические устройства - оборудование без нагревательной камеры.

Совокупность конструктивно связанных электропечей, устройств и другого технологического оборудования (трансформирующего, охлаждающего, моечного и др.) называется электротермическими агрегатамиВ перечисленных разновидностях ЭТУ, во входящем в состав этих установок ЭТО электрическая энергия преобразуется в тепловую, в основном, тремя способами:

Непосредственно в заданных элементах (элементе) этой цепи или между заданными элементами(например, почти полностью или частично между одним или несколькими электродами и шихтой, слитком) на переменном токе промышленной и пониженной частоты, на постоянном токе, а при использовании в плазменных печах индукционных плазменных горелок - на токе высокой или сверхвысокой частоты;

в результате создания у заданного элемента (элементов) указанной цепи электромагнитного поля или электрического поля с последующим превращением в нагреваемом(расплавляемом) материале энергии поля в тепловую энергию;

посредством формирования потока электронов, ионов или лазерного луча с воздействием (вид определяется требованиями технологии) на обрабатываемый материал, как правило, на его поверхность.

Рабочее напряжение ЭТУ по номинальному значению делится на три класса: до 50 В переменного или 110 В постоянного тока; более указанного выше напряжения до 1600 В переменного или постоянного тока; более 1600 В переменного или постоянного тока.[2]

Электронагрев (электротермия) объединяет разнообразные технологические процессы тепловой обработки с использованием электроэнергии в качестве основного энергоносителя. Применение электрической энергии для нагрева имеет ряд достоинств - существенное снижение загрязнения окружающей среды; - получение строго заданных значений температур, в том числе и превосходящих уровни, достигаемые при сжигании любых видов топлива; - создание сосредоточенных интенсивных тепловых потоков; - достижение заданных полей температур в нагреваемом пространстве; - строгий контроль и точное регулирование длительности выделения энергии; - гибкость в управлении потоками энергии; - возможность нагрева материалов изделий в газовых средах любого химического состава и вакууме; - выделение тепловой энергии непосредственно в нагреваемом веществе.

Использование электронагрева вместо пламенного в некоторых технологических процессах позволяет получить большую экономию топлива и сократить количество обслуживающего персонала. Внедрение электротермии также обеспечивает экономию материальных и трудовых ресурсов, что в конечном результате приводит к повышению экономической эффективности. Вся литература и информация об электронагреве подбирается и учитывается по международной системе - универсальная десятичная классификация (УДК). Каждому понятию присваивается индекс УДК, например ƒ электропечи сопротивления - УДК 621.365.3; ƒ индукционные печи - УДК 621.365.5; 18 ƒ вакуумные индукционные печи - УДК 621.365.55 - 982.[3]