Кратко охарактеризуйте 3 основных способа преобразования электрической энергии в теплоту

1. Выделение теплоты в твердых или жидких телах, непосредственно включенных в электрическую цепь.

Способ осуществляется в двух вариантах. По первому из них) ток течет через материал, подвергающийся тепловой обработке, т. е. трансформация энергии происходит непосредственно в материале (прямой нагрев сопротивлением). Способ применяется для нагрева твердых тел с постоянным сечением или расплавов, имеющих достаточную электрическую проводимость. Температура нагрева ограничена только свойствами нагреваемого материала.

 По второму варианту ток течет по специальному сопротивлению, называемому нагревателем. Теплота за счет излучения, конвекции или теплопроводности или их комбинации передается нагреваемому материалу (косвенный нагрев сопротивлением). Способ применяется для плавления, термической и термохимической обработки металлов и сплавов, обжига керамических изделий. Температурный уровень технологического процесса при использовании косвенного нагрева сопротивлением ограничен свойствами нагревательного элемента. При использовании в качестве нагревательного элемента шлакового расплава достигаются температуры 1800...2000 °С.

2. Выделение теплоты в электродуговом разряде.

Дуга, горящая в межэлектродном промежутке, является своеобразным электрическим сопротивлением, в котором в основном и происходит превращение электрической энергии в теплоту. Данный способ преобразования электрической энергии в теплоту может быть осуществлен в трех вариантах.

 В первом варианте дуга горит в газовой среде, обусловленной характером технологического процесса при атмосферном давлении. Если в качестве одного из электродов используется материал, проходящий тепловую обработку, то способ носит название прямого дугового нагрева. Если дуга горит между специальными электродами над поверхностью обрабатываемого материала, то имеем дело с косвенным дуговым нагревом. Прямой дуговой нагрев используется для выплавки стали и ферросплавов, плавки и рафинирования меди и никеля, плавки различного рудного сырья. В тех случаях, когда от соприкосновения с дугой может ухудшаться качество продукта или снижаться его выход, например, при плавке некоторых цветных металлов и сплавов (латунь, бронза и др.), применяется косвенный дуговой нагрев.

Во втором варианте дуга горит в разреженных парах переплавляемого металла. Этот вариант используется для рафинирования металлов и сплавов путем их переплавки в вакууме. При использовании дугового разряда, распространяемого в газовой среде при атмосферном давлении, в теплотехнологическом реакторе могут быть получены температуры до 3000 °С, при реализации дугового разряда в разреженных парах переплавляемого металла –до 3500 °С.

В третьем варианте дуга горит в атмосфере специально подаваемого газа, который за счет теплоты, выделяемой в дуговом разряде, переходит в плазменное состояние и в дальнейшем используется как теплоноситель с температурой 5000...10000 °С для реализации высокотемпературных теплотехнологических процессов металлургической и химической промышленности. Установки в которых осуществляется указанный способ трансформации электрической энергии, называются дуговыми плазмотронами.При погружении электрода в обрабатываемый материал, обладающий до-статочной электрической проводимостью, реализуется смешанный способ транс-формации электроэнергии в теплоту. Смешанный электронагрев представляет собой результат совместного использования прямого дугового нагрева и прямого нагрева сопротивлением. Применяется он для выплавки ферросплавов и переработки рудного сырья и полупродуктов цветной металлургии и химической промышленности.

3. Выделение теплоты в обрабатываемом материале или промежуточном теплоносителе, помещенном в переменное, электромагнитное поле, за счет протекания в нем индуцируемых токов (индукционный нагрев). Индукционный нагрев осуществляется по принципу работы трансформатора, у которого вторичная обмотка замкнута на себя. Роль вторичной обмотки играет обычно сам нагреваемый материал. Способ осуществляется в двух вариантах. По первому из них—по схеме трансформатора с железным сердечником (магнитной цепью); по второму–по схеме воздушного трансформатора (без железного сердечника). Большое рассеяние магнитного потока во втором варианте компенсируется повышенной частотой питающего тока (f= 500...10 000 Гц). Индукционный нагрев применяется для плавки металлов и сплавов, получения качественных стальных отливок, нагрева и термической обработки металлических заготовок и изделий. Возможная температура нагрева лимитируется только свойствами обрабатываемого металла и огнеупорной кладки теплотехно-логического реактора. Применяются и другие способы преобразования электрической энергии в теплоту: за счет диэлектрических потерь в материале, помещенном в переменное электрическое поле; путем бомбардировки нагреваемого материала потоком электронов или ионов; путем лазерного облучения материала