Нагрівання провідного тіла при проходженні через нього електричного струму називають резистивним нагріванням. Відповідно до закону Джоуля - Ленца
Q = UIt = U 2 tIR = I 2 Rt.
Для виділення тепла в твердому провіднику можна вико-ти постійний і змінний електричний струм. Застосування постійного струму утруднено і економічно невигідно через відсутність джерел (генераторів) великої сили струму і низької напруги, які необхідні для виділення тепла в твер-будинок провіднику, що володіє високою електропровідністю.
Здатність змінного струму до трансформації дозволяє по-променя необхідні напруги. При змінному струмі під опору-опором провідника розуміють активний опір, кото-рої більше опору провідника постійного струму. Це пояснюється наявністю скін-ефекту, вплив якого віку-ет зі збільшенням частоти f, діаметра провідника d, магнітної проникності # 956; і падає з ростом електричного опираючись-ня p.
Розглянутий принцип виділення тепла в провіднику при пропущенні струму застосовується в печах прямого (контакт-ного) і непрямого нагріву.
У печах опору прямого нагрівання струм підводиться непо-безпосередніх до нагрівається виробу. При розрахунку електричних параметрів нагріву необхідно враховувати зміну в процес-се нагріву опору матеріалу.
У печах опору непрямого нагріву як робітничо-го тіла використовують спеціальні нагрівачі, виконані з високоомних жароміцних матеріалів. При цьому передача тепла нагрівається виробу здійснюється випромінюванням.
На рис. нижче показані схеми пе-чий опору.
Схеми електричних печей опору: а - прямий нагрів; б - непрямий нагрів; 1 - нагрівається матеріал; 2 - вимикач-тель або магнітний пускач; 3 - електро-нагрівальний елемент
У печах пря-мого нагріву досягається най-більша ефективність, резистивного нагрівання при значитель-ної швидкості і достатній рав-номерного нагріву по перетину виробу.
Перевагами печей опору непрямого нагріву яв-ляють простота регулювання температури і отримання требує-мого розподілу температури в печі. Матеріал нагрівального елементу повинен володіти: можливо великим питомим електричним опором, можливо меншим температур-ним коефіцієнтом опору, високу жароміцних, стійкістю до окислення, легкістю обробки і невисокою вар-мостью. Для металевих нагрівачів застосовують сплави на основі нікелю, хрому, заліза і алюмінію, відрізняються біль-шим питомим електричним опором при порівняно малих температурних коефіцієнтах опору. У печах з температурою 1000-1100 ° використовують ніхром (20% Сr і 80% Ni), мало схильний до окислення при високих температурах за рахунок утворення на поверхні тонкої і міцної захисної плівки окису хрому.
Нагрівальні елементи виготовляють з дроту або стрічки. Дротові нагрівачі зазвичай виконують з проволо-ки діаметром d = 2-8 мм. Середній діаметр спіралей з ніхром-ма D = (5-8) d. Крок намотування h приймають рівним (2-4) d, так як при малому кроці відбувається взаємне екранування витків. Довжину спіралі L і число витків nпрі відомої довжині проволо-ки l визначають за формулами
Нагрівальні елементи зазвичай виготовляють зі стрічок товщі-ной а = 1-2 мм і шириною b = (8-12) a.
Розрахунок нагрівальних елементів включає вибір типу, ко-лічества і матеріалу нагрівальних елементів, визначення їх геометричних розмірів і розміщення всередині печі. Вихідними даними для розрахунку є сумарна потужність печі (Р), напруга живлення (U), розміри печі і її робоча темпера-туру.
Розрахунок необхідної потужності нагрівачів проводиться на ос-нове даних теплового розрахунку за рівнянням P = Qk.
де Q - сумарний витрата тепла в печі в одиницю часу, Вт; k - коефіцієнт неврахованих втрат.
Для періодично працюють печей k = l, 4 - l, 5, для печей безперервної дії k = 1,2-1,3. Розрахунок нагрівальних еле-ментів починають з вибору матеріалу для їх виготовлення по ве-личині кінцевої температури нагрівається вироби, причому припустимих температура матеріалу повинна бути на 50-200 ° С біль-ше кінцевої температури.