Электрический нагрев. 
Электропривод и электрооборудование

После изучения данной главы студент должен: знать

• • цели и задачи электрического нагрева в сельскохозяйственном производстве;
• • особенности и отличительные признаки электронагревательных установок;
• • правила монтажа и эксплуатации водонагревательных установок; уметь
• • разрабатывать и осуществлять проектирование водонагревателей;
• • решать задачи, связанные с выбором водонагревателя для определенного технологического процесса;

владеть

• • методикой расчета и конструирования водонагревателей;
• • навыками работы со справочной и научной литературой в области использования электрической энергии для нагрева.

Роль электронагрева и экономическая целесообразность применения его в сельскохозяйственном производстве

В сельскохозяйственном производстве распространены децентрализованные системы теплоснабжения с огневыми установками. Однако из-за большой рассредоточенности потребителей и низкой плотности тепловых нагрузок они имеют следующие недостатки:

• а) большие транспортные затраты на доставку топлива;
• б) низкий КПД (0,4—0,6);
• в) большие затраты ручного труда.

В связи с этим электронагрев в сельском хозяйстве находит все возрастающее применение. Его важнейшие преимущества:

• а) высокое качество и избирательность нагрева;
• б) возможность полной автоматизации и точности поддержания теплового режима, что позволяет экономить энергию и соблюдать технологический процесс;
• в) малые эксплуатационные затраты на обслуживание установок и постоянная готовность к действию;
• г) меньшая потребность в производственных площадях, возможность установки в любом месте производственного помещения;
• д) отсутствие загрязнения окружающей среды;
• е) при электронагреве специального вида (диэлектрический, индукционный и др.) можно получать дополнительную продукцию.

Однако тепловые процессы весьма энергоемки, 1 ГДж = 27 кВт • ч.

При экономическом обосновании сопоставляется ряд вариантов, которые реально могут быть осуществлены на предприятии. В этом случае принимаются во внимание энергетические, технологические и экономические аспекты.

• 1. Энергетический аспект заключается в том, чтобы в основу выбора были положены наиболее доступные и дешевые для данной местности энергоисточники.
• 2. Технологический предполагает удовлетворение технологических требований к нагреву или тепловой обработке, обеспечивающих наиболее высокое качество конечной продукции.
• 3. Экономический состоит в выборе такого варианта нагрева, который обеспечивает минимальную стоимость единицы теплоты или продукции.

Вариант с минимальными приведенными затратами будет считаться оптимальным.

Электронагреватель — это тепловыделяющий источник, преобразующий электрическую энергию в тепловую. Выделяют следующие способы превращения электрической энергии в тепловую:

• 1) резистивный (нагрев за счет сопротивления) — электрическая энергия преобразуется в тепловую за счет взаимодействия электронов и ионов (носителей электричества) с кристаллической решеткой или атомами и молекулами нагреваемого тела;
• 2) электродуговой — электрическая энергия преобразуется в тепловую в дуге, горящей в газовой среде или плазме;
• 3) индукционный и диэлектрический состоят в том, что в твердых и жидких телах, помещенных в электромагнитное поле, электрическая энергия преобразуется в тепловую за счет раскачки электронов на их орбитах;
• 4) электронный обусловлен нагревом тел потоком электронов, ускоренных в электрическом поле в вакууме;
• 5) лазерный (световой) состоит в нагреве тел под действием потока когерентных лучей оптического диапазона, индуцированного в оптическом квантовом генераторе (лазере).

В сельском хозяйстве наибольшее распространение получили первые три способа нагрева.