2010-12-03

1

Elektryczne źródła ciepła

Zachodzi w nich przemiana energii elektrycznej na ciepło do celów użytkowych.

przewodzenie

konwekcja

promieniowanie

Sposoby przekazywania ciepła

ciepło jest
przesyłane z
cieplejszych do
chłodniejszych
części tego
samego ciała

poszczególne
cząstki ciała, w
którym przenosi się
ciepło, zmieniają
swoje położenie;
ruch ten może być
wywołany sztucznie
albo naturalnie
w wyniku różnicy
gęstości

przenoszenie energii
przez kwanty
promieniowania
elektromagnetycznego
o pewnym zakresie
długości fali;
nie wymaga ośrodka
materialnego

Przewaga ogrzewania elektrycznego nad innymi technikami

ogrzewania, np. wykorzystującymi spalanie węgla lub gazu,

polega na:

• prostej konstrukcji urządzeń grzejnych,
• łatwość rozbudowy systemu grzewczego,
• szybkim uzyskaniu energii cieplnej,
• czystości procesu uzyskania energii,
• uniezależnieniu od układów kominowych i wentylacyjnych,
• prostej obsłudze,
• łatwej regulacji ilości dostarczanego ciepła,
• nie wymaga składowania paliwa.

Główna wada: wyższy koszt użytkowania w porównaniu z
innymi technikami ogrzewania.

2010-12-03

2

Podstawowy podział urządzeń grzejnych ze względu na metody

przetworzenia energii i metodę ogrzewania

1. Rezystancyjne

Wykorzystanie ciepła wydzielającego się przy przepływie prądu

elektrycznego przez specjalne elementy grzejne lub bezpośrednio

przez nagrzewany materiał.

Przenoszenie ciepła może następować poprzez przewodzenie,

konwekcję lub promieniowanie (występują najczęściej równocześnie).

Podstawowa część - element grzejny z drutu oporowego (np. stop

żelazo-chrom-aluminium, stop niklowo-chromowy)

o rezystywności 0,4 1,4 10

6

m, temp. topnienia 1100 1800

o

C.

Przykłady:

żelazko, kuchenka elektryczna, czajnik elektryczny, prodiż,

termowentylator, piec akumulacyjny, kaloryfer olejowy,

ogrzewanie podłogowe, suszarka do włosów, grzałki pralek, zmywarek itd. itp.

W urządzeniach gospodarstwa domowego stosuje się 2 typy grzejników:

• z elementami grzejnymi otwartymi

Cechy: szybkie nagrzewanie po włączeniu prądu (do ok. 900

o

C),

szybkie stygnięcie po wyłączeniu.

Niebezpieczeństwo pożarowe i porażenia prądem.

• z elementami grzejnymi krytymi

Wolniej się nagrzewają, ale są bezpieczniejsze.

Materiały powszechnie używane do produkcji rurek i koralików

służących do izolowania skrętek grzejnych: tlenek magnezu,

szkło kwarcowe.

2010-12-03

3

W grzałkach wody - skrętka grzejna we wnętrzu metalowej (miedzianej)
rurki, zabezpieczonej z zewnątrz powłokami przeciwkorozyjnymi.

Żeliwna płyta grzejna kuchenki.

Ceramiczna płyta grzejna.

2010-12-03

4

2. Promiennikowe

Oparte na zasadzie pochłaniania promieniowania podczerwonego przez

ogrzewany obiekt.

Promieniowanie emitowane jest przez specjalnie do tego celu

zbudowane źródła promieniowania (promienniki podczerwieni) o

konstrukcji podobnej do żarówki lub konstrukcji rurkowej.

Zaopatrzone są w odbłyślniki.

Zaleta - promienniki mogą być oddalone od ogrzewanego obiektu.

Najczęstsze wykorzystanie w przemyśle - suszenie powłok

lakierniczych, tkanin, skór, ogrzewanie pomieszczeń.

Przykład zastosowania: ogrzewanie sufitowe przy pomocy

folii grzewczych.

Prąd elektryczny przepływa przez zatopiony pomiędzy dwoma płatami folii
płaski element ze stopu rezystancyjnego. Układ rozgrzewa się i emituje
energię cieplną w postaci promieniowania podczerwonego.

Folie wysyłają we wszystkich kierunkach promieniowanie podczerwone,
które nie ogrzewa bezpośrednio powietrza tylko elementy stałe otoczenia,
czyli ściany, meble, podłogę oraz osoby znajdujące się w pomieszczeniu.
Dzięki tej właściwości uzyskuje się efekt „ciepłej podłogi”.

2010-12-03

5

3. Indukcyjne

Nagrzewanie polegające na generacji ciepła przy przepływie prądów

wirowych wywołanych zjawiskiem indukcji elektromagnetycznej w

elementach sprzężonych magnetycznie.

Np. w kuchenkach indukcyjnych pole magnetyczne wytwarzane jest

pod blatem przez prąd przemienny

20 kHz o dużym natężeniu. Ciepło wytwarzane jest bezpośrednio w

naczyniu wykonanym z materiału ferromagnetycznego.

Zalety: oszczędność energii (w porównaniu

ze standardowymi płytami ceramicznymi

do 25%), skrócony czas gotowania (do 30%).

4.

Pojemnościowe

Nagrzewanie związane z efektami polaryzacji i przewodnictwa w

ośrodkach dielektrycznych oraz półprzewodnikowych, do których za

pośrednictwem elektrod (okładek) doprowadzone jest pole

elektryczne o dużej częstotliwości.

Np. produkcja wyrobów z tworzyw termoutwardzalnych,

termoplastycznych, produkcja sklejek i płyt wiórowych, suszenie

drewna, wulkanizacja kauczuku, suszenie tytoniu, pasteryzacja

mleka, sterylizacja mąki, odmrażanie owoców.

5. Mikrofalowe

Nagrzewanie elektryczne związane z efektem polaryzacji

w ośrodkach dielektrycznych i półprzewodnikowych, do których

energia elektromagnetyczna wielkiej częstotliwości doprowadzana

jest falowodem.

6.

Ultradźwiękowe

Nagrzewanie polegające na wykorzystaniu zamienianych w ciepło

drgań mechanicznych powstających w wyniku absorpcji energii

ultradźwiękowej.